/
Author: Исмаилова С.Т.
Tags: издания для определенного назначения геологические науки геология гидрогеология геодезия науки про землю геология энциклопедия
ISBN: 5-86529-021-5
Year: 1995
Text
Совет директоров
Георгий Храмов
Мария Аксёнова
Главная редакция
С. Арутинов
Д. Володихин
Н. Грабарова
О. Гусарова
Е. Дукельская
Ю. Евдокимова
К. Иванов
Т. Исмаилов
С. Кошель
М. Кудрявцева
И. Мальцева
Н. Мистрюкова
Т. Поповская
A. Пущина
B. Радакова
Н. Саркисова
О. Таранова
Ю. Титов
Л. Харченко
Е. Шурхно
Главный редактор
Светлана Исмаилова
Редактор тома
Анастасия Ростоцкая
Научные редакторы
Н. Короновский
B. Старостин
C. Буланов
ЭНЦИКЛОПЕЛИЯ
аая аЕТБи
Москва
«Аванта+»
1995
ББК 26.3я2
Э68
УДК 087.5
Составитель СТ. Исмаилова
Энциклопедия для детей: Т. 4 (Геология). —
Э68 Сост. СТ. Исмаилова. — М.: Аванта+, 1995. — 624 с: ил.
ISBN 5-86529-021-5 (т. 4)
ISBN 5-96529-002-9
В томе «Геология», не имеющем аналогов в современной научно-популярной лите-
литературе для детей, доступным языком изложены последние достижения теоретической и
прикладной геологии. Читатель узнает о возникновении и строении Земли, слагающих
её горных породах, геологических процессах, зарождении и эволюции жизни. В разделах,
посвященных полезным ископаемым, подчёркнута не только их экономическая, но и
культурная и эстетическая роль в жизни человечества от древнейших времён до наших
дней. В составлении статей принимали участие известные учёные и преподаватели МГУ
им. М.В. Ломоносова и ведущих институтов Российской Академии наук. Через всю книгу
проходит мысль о древних и вполне возможных будущих катастрофах, об уникальности
и уязвимости планеты Земля.
Хорошо иллюстрированная, книга рассчитана на детей среднего и старшего школьного
возраста, но, несомненно, будет интересна всем, кто интересуется естествознанием.
ББК 26.3я2
ISBN 5-86529-021-5 (т. 4)
ISBN 5-96529-002-9 © «Аванта+», М. Аксёнова, С. Исмаилова, 1995
Над ним широко, необозримо
опрокинулся небесный купол,
полный тихих сияющих звёзд.
С зенита до горизонта двоился
ещё неясный Млечный Путь.
Ф.М. Достоевский
«Братья Карамазовы»
ГДЕ НАШЕ МЕСТО
ВО ВСЕЛЕННОЙ?
Переброшенная через ночное небо мерцающая арка из ста миллиардов звёзд —
это Галактика Млечного Пути, в которой находится Солнечная система, а в
ней одна из девяти планет — Земля, на которой мы живём. Это наша родная
планета, исключительная в грандиозной Вселенной. И очень трудно осознать,
насколько по своим размерам Земля ничтожна на фоне даже Галактики Млечного
Пути, являющейся рядовой галактикой из многих тысяч ей подобных и обладающей
огромным диаметром в 100 тыс. световых лет. Иными словами, свет от одного её
края до другого идёт 100 тыс. лет.
Где-то на краю гигантского диска, состоящего из ста миллиардов звёзд и
шаровых скоплений межзвёздной пыли и газа, имеющих невероятные с точки
зрения наших земных представлений размеры, мерцает самая рядовая звезда —
Солнце, вокруг которого в одном и том же направлении вращаются девять планет
и третья по счёту от Солнца — планета Земля с крохотным в масштабах Вселенной
радиусом всего 6371 км. Заурядная звезда Солнце, в недрах которой уже более
5 млрд лет бушуют термоядерные реакции, порождающие колоссальную энергию,
создаёт условия для жизни на Земле.
Надо же было так распорядиться природе, чтобы планета Земля образовалась не
слишком близко и не слишком далеко от Солнца, а именно на расстоянии,
обеспечивающем существование воды, без которой жизнь была бы невозможна.
Каждый день обращенная к Солнцу сторона Земли поглощает огромное количество
энергии, и каждую ночь почти вся эта энергия, за исключением небольшой доли,
остающейся в растениях, излучается в космическое пространство. Сами того не
сознавая, мы всё время используем ранее накопленную солнечную энергию. Когда
сжигаем каменный уголь, горючие сланцы, торф, нефть или газ, мы пользуемся
энергетическими ресурсами, запасёнными нашей планетой много десятков и сотен
миллионов лет назад в виде органического вещества.
ЕСТЬ ЛИ БУДУЩЕЕ
У СОЛНЦА?
Несмотря на колоссальное количество солнечной энергии, которую получает Земля,
это всего лишь ничтожная доля общей энергии, излучаемой Солнцем, температура
поверхности которого превышает 5000° С, достигая миллионов градусов во внутрен-
внутренних его частях. Всё живое на Земле обязано Солнцу, а вернее, термоядерным
реакциям, протекающим в недрах этой звезды — раскалённого газового шара. Все
звёзды, как и люди, рождаются, живут и умирают, только их жизнь длится сотни
миллионов и миллиарды лет. Солнце существует около 5 млрд лет, и, судя по
расчётам астрофизиков, в следующие 5 млрд лет ничего существенного с ним не
5
Энциклопедия для детей
J. -riT .
произойдёт, так что причин для беспокойства нет. Однако в очень далёком будущем,
примерно через 7—9 млрд лет, водородное горючее в недрах Солнца начнёт
иссякать, будет накапливаться гелий, температура поверхности Солнца станет
уменьшаться, а его диаметр увеличится в 2 раза. Солнце превратится в так
называемого красного гиганта. Что тогда будет с нашей планетой? Не знающее
предела воображение может нарисовать огромный красный шар, занимающий
почти всё небо над раскалённой, мёртвой поверхностью некогда обитаемой цветущей
Земли.
Картина, безусловно, довольно мрачная, но столь отдалённая, что может
представлять исключительно научный интерес. Однако всё во Вселенной
взаимосвязано. Например, рождение и развитие планеты Земля вплоть до
сегодняшнего дня неотделимы от развития не только Солнечной системы, но и
Вселенной, малой частью которой эта система является. Недаром геологи уделяют
такое пристальное внимание метеоритам, спутнику Земли — Луне, с поверхности
которой собрано около 5 т образцов, другим планетам Солнечной системы, прежде
всего Венере и Марсу, наиболее сходным по своему строению с Землёй. Конечно,
всё это стало возможным лишь после 1957 г., когда нашей страной был запущен в
ближний космос первый искусственный спутник. С тех пор прошло всего 37 лет,
но каких! Человечество наконец осознало, что оно живёт на очень маленькой и
уязвимой планете, а цивилизация достигла такого уровня развития, что в состоянии
себя уничтожить.
-- -..;.. МЕСТО РОЖДЕНИЯ —
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
Лик Земли, как и её недра, непрерывно изменяется с момента образования планеты
4,6 млрд лет назад из огромной газово-пылевой туманности.
Известно, что космическая «пустота» всё-таки содержит 1 атом водорода на 1 см3
при температуре —170° С. В газовых облаках плотность атомов уже намного больше
и составляет десятки тысяч кубических сантиметров. Температура таких облаков
достигает 10 000° С за счёт излучения с ближайших звёзд. Подобное облако
межзвёздного вещества подверглось влиянию взрыва сверхновой звезды. После
этого сжимающееся облако начало быстро сплющиваться, превращаясь в линзу, в
центре которой оказалась сосредоточена почти вся масса этого вещества, примерно
98,7%. Уплотняясь, межзвёздный газ превратился в шар, а когда температура в
нём достигла многих миллионов градусов, началась термоядерная реакция и
зажглось Солнце. Из остальной массы межзвёздной пыли и газа, составляющей не
более 1,3%, образовались все известные нам девять планет, причём в Юпитере
сосредоточено более 99% этой массы. Благодаря вращению и силе тяжести на
эллиптических орбитах возникли сгустки вещества — зародыши планет,
впоследствии очень быстро превратившиеся в те планеты, которые существуют и
сейчас. По мнению учёных, процесс слипания частиц космической пыли и газа во
всё более крупные кусочки, достигавшие нескольких сантиметров, или процесс
аккреции, как его часто называют, протекал стремительно, и к рубежу 4,6 млрд
лет назад наша Земля уже сформировалась как планета, обладавшая такой же
формой и размерами, как в настоящее время.
Всё в Солнечной системе состоит из 83 химических элементов, причём всего два
элемента — водород и гелий — составляют 99,9% общей массы, и почти все они
содержатся в Солнце. Ну а остальные атомы? Где же они находятся? Дело в том,
что водород и гелий — это Солнце и космическое пространство, а Земля содержит
много кислорода и железа, кремния, магния, кальция и других элементов.
Возникает вопрос: когда же сформировалось всё разнообразие химических
элементов? Для геологии очень важно знать ответ, а он весьма непростой, т.к.
существуют разные гипотезы. Одна из них утверждает, что элементы возникли в
момент так называемого Большого взрыва, с которым связывается образование
Вселенной, и на возникновение всех химических элементов понадобилось всего
20 минут. Не правда ли, довольно ничтожный промежуток времени по сравнению
с возрастом Вселенной в 10—15 млрд лет? Образование химических элементов и их
изотопов — вопрос чрезвычайной важности для геологии, да и не только для неё.
Возраст химических элементов, который определяют по составу изотопов,
подсказал, что все они (за исключением водорода) образовались в результате
К читателю
Метеорит
Луоталакс.
ядерных реакций. А водород — как бы Богом данный элемент — уже существовал
в момент Большого взрыва. Да, много тайн хранят Вселенная, Солнечная система
и Земля...
Самостоятельная жизнь нашей планеты началась 4,6 млрд лет назад, и самые
ранние стадии её развития геологи хоть и с трудом, но всё же восстанавливают с
помощью последних достижений науки.
Первые несколько сот миллионов лет были поистине кошмарными для планеты:
она непрерывно сотрясалась под ударами крупных метеоритов, сыпавшихся на неё
из космоса. Поверхность современной Луны, покрытая
метеоритными кратерами, позволяет нам представить, как
могла выглядеть Земля примерно 4 млрд лет назад. Очень
скоро внутри нашей планеты заработал «тепловой двигатель»,
горючим для которого служил распад радиоактивных
элементов. В недрах Земли началось медленное движение
вещества, нагретые струи которого поднимались вверх, а
холодные — опускались вниз.
Планета стала похожа на спелый персик. Большая её
часть — мякоть персика — так называемая мантия;
кожица — твёрдая и хрупкая земная кора; косточка с
ядрышком внутри — внешнее и внутреннее ядра Земли,
только вместо твёрдой косточки образовалась жидкая
оболочка — внешнее ядро, внутри которого — очень тяжёлое
и плотное твёрдое внутреннее ядро.
Уже через 0,5 млрд лет после образования Земли на ней
существовала атмосфера, хотя и отличавшаяся от современной, и была вода, а ещё
через 200 млн лет появились первые организмы, следы которых найдены в
древнейших породах возрастом примерно 3,8 млрд лет на юго-западе Гренландии
(тогда как самые древние породы, обнаруженные
на Земле, имеют возраст около 4,0 млрд лет и
также находятся в Гренландии и Канаде).
Поразительно быстро проходила эволюция на-
нашей планеты — от слипания частиц межзвёздного
вещества до появления первой континентальной
коры и первых следов жизни прошло всего
0,7—0,8 млрд лет. Даже по земным меркам это
небольшой промежуток времени, учитывая, что
вся история Земли насчитывает 4,6 млрд лет, а
первые скелетные организмы появились лишь
570 млн лет назад.
Пытаясь понять историю Земли, её внутреннее
строение и развитие самой поверхностной тонкой
оболочки — земной коры — мощностью в
несколько десятков километров, геологи сталки-
сталкиваются с парадоксами недоступной Земли. Дейст-
Действительно, самая глубокая скважина на земном
шаре пробурена в России на Кольском полуострове
и едва превышает 12 км. Всё, что находится ниже,
недоступно для прямого изучения. Правда, некоторые сведения о веществе,
залегающем глубже, получают за счёт обломков пород, выносимых при
извержениях вулканов с глубин в десятки километров, в редких случаях
100—200 км. Сведения о строении и свойствах более глубоких сфер земного шара,
вплоть до внутреннего ядра, т.е. до глубин 6371 км, можно получить только на
основании косвенных данных. Однако в руках современных геологов имеются
инструменты, которые помогут им проникнуть в тайны нашей планеты. Но об этом
чуть позже.
ДАЛЬНИЕ «РОДСТВЕННИКИ»
УГРОЖАЮТ ЗЕМЛЕ
На заре своего возникновения, примерно 4,0—4,2 млрд лет назад, Земля подверга-
подвергалась непрерывной метеоритной бомбардировке. Метеориты падали на Землю в
К. Хокусай.
«Побережье
Ситиригахама.
Фудзи». XIX в.
Энциклопедия для детей
течение всей её истории, падают они и сейчас. Они, эти «внуки Солнца», исклю-
исключительно интересны для изучения истории Солнечной системы и образования
Земли. Каменные и железные метеориты — свидетели времени, когда наша планета
формировалась из сжимающегося облака межзвёздного вещества. Иногда эти
вечные странники космической пустоты пролетают в земной атмосфере огненным
шаром и, если не успевают сгореть, достигают поверхности нашей планеты,
оставляя на ней чашеобразные впадины — метеоритные кратеры. На поверхности
Земли сейчас известно около 170 крупных древних метеоритных кратеров, на-
например Аризонский кратер в ОПТА, Байдарацкий на территории России, Болтыш-
ский на Украине и др. Человечество должно отда-
отдавать себе отчёт в том, что опасность столкновения
Земли с большим метеоритом хоть и невелика, но
существует.
Что произойдёт, если небесное тело размером в
несколько километров столкнётся с Землёй? Это
будет глобальная катастрофа, по своим последст-
последствиям вполне соизмеримая с термоядерной войной,
а её результаты давно просчитаны и предсказаны
учёными. Со скоростью 15—20 км/с метеорит
врежется в поверхность Земли. Столкнувшись с
твёрдыми горными породами, он мгновенно испа-
испарится, расплавив породы и вызвав грандиозный
взрыв, равный взрыву десятков или сотен водо-
водородных бомб. Ударная волна сметёт всё на
расстоянии сотен километров. В воздух, на
большую высоту, будет выброшено колоссальное
количество обломков и пыли; начнутся пожары,
сажа от которых закроет небо плотной пеленой.
Температура воздуха резко понизится, и наступит
«зима», подобная той, которую учёные предсказы-
предсказывают в случае термоядерной катастрофы.
А если метеорит упадёт в океан? Страшно
подумать, какой высоты будет волна и какие
разрушения она произведёт на низменных равни-
равнинах у океанских побережий.
Землетрясение у Южных Курил 2—4 октября
1994 г. вызвало волну высотой 2—3 м, которая об-
обрушилась на Курильские острова и японский
остров Хоккайдо и стала причиной многочис-
многочисленных бедствий. Поэтому вполне вероятно, что
падение крупных метеоритов в геологическом
прошлом могло вызвать глобальные катастрофы.
Так, примерно 65 млн лет назад подобное событие
стало возможной причиной вымирания большого
количества видов животных, в том числе и всем
известных динозавров.
«УМОМ И МОЛОТКОМ» («MENTE
ЕТ MALLEO»)
В 1878 г. в Париже собрались геологи из разных стран на
свой I Международный геологический конгресс. Тем
самым было положено начало регулярным встречам
учёных. Необходимо было узнать, кто какими проблемами
занимается, каковы полученные результаты, что нового в
геологическом мире. В 1897 г. в Санкт-Петербурге соб-
собрался VII конгресс. Молодой геолог Леонид Спендиаров
принимал активное участие в подготовке геологических экс-
экскурсий. Но перед самым открытием конгресса произошло
несчастье — он упал с лошади и погиб. Его родители были
состоятельными людьми, и в память о сыне они учредили
премию имени Леонида Спендиарова в 5 тыс. рублей
золотом, вручавшуюся молодому геологу, которому
удалось внести большой вклад в организацию
международных геологических конгрессов.
Девизом конгрессов стало изречение: «Умом и
молотком». Действительно, молоток в то время был как бы
основным инструментом исследователя. Несмотря на то что
с / Международного геологического конгресса прошло
более ста лет, молоток для геолога и сейчас не потерял
своего значения. Специальным молотком геолог отбивает
образцы горных пород, раскалывает небольшие обнажения,
дробит породу. Для разных целей применяются разные
молотки. Если геолог работает с рыхлыми породами — не
конце молотка широкая лопаточка; если с твёрдыми —
молоток более тяжёлый и на одном конце его не лопаточка,
а «клюв». Ручки у молотков могут быть и длинные, и корот-
короткие, иногда деревянные, иногда облитые резиной, чтобы
не было отдачи. Вообще каждый геолог имеет свой личный
молоток. Он привыкает к нему и пользуется им всю свою
геологическую жизнь.
Замечание о том, что работать надо не только молот-
молотком, но и умом, сейчас тоже весьма актуально. Ещё две
сессии Международного геологического конгресса прохо-
проходили в России — в 1937 г. XVII сессия и в 1984 г. — XXVII.
Последний конгресс был грандиозным по количеству учас-
участников — больше 4 тыс. человек принимали участие в экс-
экскурсиях, организованных в разные уголки бывшего СССР.
После этого прошли ещё два конгресса в Вашингтоне и
Киото. Следующая, XXX сессия Международного
геологического конгресса состоится в 1995 г. в Пекине,
столице Китайской Народной Республики. И тысячи
геологов с нетерпением ожидают встреч, дискуссий,
геологических экскурсий и новостей в своей науке.
5?
™ ОДИНОКИ
ЛИМЫ
ВО ВСЕЛЕННОЙ?
Зарождение жизни на одной из планет Солнечной системы 3,6 млрд лет назад,
появление человека и бурное развитие цивилизации за ничтожный отрезок време-
времени — это одна из величайших и наиболее интересных загадок природы. Одиноки
ли мы в безбрежной Вселенной или где-то существует жизнь, по крайней мере
обладающая такой же химической основой, как и наша? Может быть, на других
планетах, которые настолько удалены от нас, что мы даже не в состоянии их
наблюдать, жизнь существует в каких-то других формах? Все ли звёзды обладают
планетными системами, подобными нашей, или нет? И возможна ли на них жизнь?
Эти и многие другие вопросы, над которыми учёные задумывались уже в XV в., не
разрешены до сих пор.
8
К читателю
Несколько десятилетий назад активно обсуждался вопрос:«Есть ли жизнь на
Марсе?» Сколько было гипотез, какие споры разгорались, с какой силой
скрещивались копья в научных дискуссиях! Уж очень невероятным казалось, что
мы единственные во всей Вселенной. Особенно большие надежды возлагали именно
на Марс: уже давно при наблюдении планеты в телескоп заметили, что она покрыта
довольно правильной сетью «каналов». Длительное время даже считали, что эти
«каналы» — не что иное, как «творение рук марсианских». Но, увы, первые же
снимки, полученные с американской автоматической межпланетной станции
«Маринер-4», которая 14 июля 1965 г. пролетела на расстоянии 9600 км от Марса,
развеяли этот миф. Искусственных каналов не
оказалось... А на изображениях различных райо-
районов Марса впервые обнаружили кратеры, подобные
лунным, и глубокие расселины на его поверхности,
которые и были приняты за каналы.
Однако окончательно покончить со слухами и
ответить на вопросы, мучившие учёных, стало
возможным только в 1976 г. Две американские ав-
автоматические межпланетные станции «Викинг-1»
и «Викинг-П» подошли близко к Марсу, имея одну
цель — установить, действительно ли на Марсе
есть жизнь. Каждая из межпланетных станций
состояла из орбитального отсека и спускаемого
аппарата. Благополучно совершив мягкую посадку
на поверхность Марса — «примарсившись», спус-
спускаемые аппараты начали свою работу.
В результате тщательных исследований поверх-
поверхности планеты не было обнаружено никаких
признаков воды и растительности, а анализ состава
грунта показал, что в нём не содержится сложных
органических молекул. Чувствительность прибо-
прибора, правда, позволяла определить только около
1 млн бактерий в 1 см3 исследуемого материала. К
тому же на Марсе наблюдается такое губительное
ультрафиолетовое излучение, которое способно
уничтожить всё живое... К сожалению, название
равнины, на которой оказался один из спускаемых
аппаратов («Викинг-П»), — Равнина Утопии — в
некотором смысле себя оправдало.
И всё-таки учёные пока не исключают вероят-
вероятности существования на Марсе примитивных и
довольно экзотических форм жизни, отличных от
существующих на Земле.
В наше время были попытки посылать сигналы
на такие звёзды, как, например, Тау Кита, откуда
исходило странное радиоизлучение, которое при
желании можно рассматривать как сигналы ка-
каких-то разумных обитателей других планет. В
надежде встретить представителей других ци-
цивилизаций американцы, запустив два космических
аппарата «Пионер» (в 1972 и 1973 гг.) в сторону
Юпитера, на их борту установили пластинки с
«посланием к внеземным цивилизациям». В
середине 80-х гг. оба «Пионера» покинули пределы
Солнечной системы и отправились в мир звёзд. Остаётся только надеяться, что
тщетное пока ожидание будет когда-нибудь вознаграждено...
Загадка появления жизни на одной планете Солнечной системы не даёт покоя
учёным (и не только биологам, химикам и астрономам). Она также волнует и
геологов. Если говорить об органических соединениях, а не о живых существах, то
они известны как в метеоритах, так и в кометах. А ведь эти небесные скитальцы
явно не связаны с Землёй.
Но как возникла жизнь? Что такое живое вещество? Самое главное в таком
непростом определении — это понимание того, что без воспроизведения нет живых
О
Пластинка с закодированной информацией,
установленная на борту автоматических межпланетных
станций «Пионер-10» [1972 г.] и «Пионер-11» A973 г.).
Они уже покинули Солнечную систему и продолжают
путешествие в мир звёзд.
На «визитной карточке» Земли изображены фигуры
мужчины и женщины. За ними — схема космического
аппарата в масштабе. Внизу — схема Солнечной системы:
«адрес» нашей планеты и трасса полёта «Пионера». Шифр
к раскрытию земной информации заключён в положении
14 пульсаров (космических источников радиоизлучения),
определяющем Солнце как звезду системы, из которой
запущен космический аппарат. У концов лучей изображены
числа в двоичной системе, определяющие частоты
излучения пульсаров в момент запуска космических
аппаратов. За единицу измерения принята частота
излучения атома водорода (самогораспространённого
элемента в нашей Вселенной). Схематически молекула
водорода, состоящая из двух атомов, показана вверху
слева в виде двух кружочков, соединённых чёрточкой
(единицей в двоичной системе).
9
Энциклопедия для детей
организмов. А способностью к воспроизведению себе подобных обладает кислота с
мудрёным названием — рибонуклеиновая, или РНК. Именно её молекулы,
вытянутые в цепочки, способны создавать свои копии. Не будем углубляться в эту
проблему, её решение — дело будущего, а сейчас мы должны признать, что не знаем,
как на Земле возникла жизнь.
Однако геологов волнуют и другие проблемы, связанные с живыми организмами.
Несмотря на появление первых следов существования жизни 3,6 млрд лет назад,
она была крайне примитивной и оставалась таковой почти 3,0 млрд лет. И только
около 600 млн лет назад, как бы внезапно, начался бурный расцвет разнообразных
живых организмов, которые получили возможность строить скелет.
Почему это произошло? Какие условия были необходимы для того, чтобы
вызвать взрыв в эволюции жизни? На этот вопрос также нет точного ответа, но есть
много гипотез, о которых можно прочесть в предлагаемом томе. - $ ;
ВЕЧНО МЕНЯЮЩАЯСЯ
ПЛАНЕТА
Водопад Игуасу —
«Большая вода» на
языке индейцев
племени гуарани —
достопримечательность
национального
парка, находящегося
в джунглях Южной
Бразилии. Ширина
водопада 2,5 км.
Тысячи туристов замирали от восторга на смотровой площадке Большого Каньона
на западе США в штате Колорадо, глядя на гигантский «слоёный пирог», состоящий
из различных, лежащих горизонтально пластов горных пород, рассечённых ог-
огромным ущельем глубиной более 2 км, прорезанным рекой Колорадо за 2 млн лет.
Сама река едва просматривается на дне каньона, но каждодневно и ежечасно она
размывала в течение этих миллионов лет и продолжает размывать сейчас горные
породы, создавая чудо природы, любоваться которым приезжают путешественники
со всех концов света.
Речные гиганты — Волга, Ганг, Миссисипи, Ориноко, Амазонка, Нил — на
тысячи километров переносят большие массы взвешенных в воде частиц. За
миллионы лет накопились целые километры осадков. Ещё более медленно, но
непрерывно, в толще океанских вод идёт «снегопад» из отмерших мельчайших
организмов, крохотные скелеты которых, состоящие из кальцита и оксида кремния,
образуют на дне океанов толщи отложений.
10
К читателю
Так же медленно создаются и разрушаются горы: год за годом увеличиваются
размеры оврагов; реки меняют свои русла; со склонов холмов ежегодно сносится
тонкий слой почвы; дождевые и снеговые воды, просачиваясь вглубь, растворяют
известняки, создавая в них изумительные по красоте пещеры, которые привлекают
спелеологов и туристов. Все эти процессы непрерывно изменяют поверхностный
облик Земли, и очень часто человек, не бывавший в знакомых местах десятки лет,
с трудом узнаёт их.
...Последние, но самые трудные метры перед вершиной Эльбруса. Наконец,
альпинист понимает, что выше подниматься уже некуда, и, пройдя ещё несколько
шагов, сняв рюкзак, устало опускается на него, радуясь победе — главным образом
победе над собой. Достигнув высоты 5642 м над уровнем моря, он молча наблюдает
грандиозную панораму искрящихся в лучах утреннего солнца белых вершин
Главного Кавказского хребта, как бы нанизанных на невидимую нить и
теряющихся, сливающихся с горизонтом к востоку и западу. Открывшаяся перед
ним картина настолько величественна, что безразличное её созерцание невозможно.
Какие силы и когда создали это невообразимое нагромождение горных пород?
Сколько времени понадобилось рекам, чтобы размыть в горах столь глубокие
долины и ущелья? Давно ли происходили на Эльбрусе извержения, благодаря
которым образовались две вершины вулкана, ныне лишь слегка прикрытые
снежно-ледяной шапкой? Каким образом и на какой глубине возникла магма,
вырвавшаяся на поверхность и оставившая застывшие, но на вид совсем свежие
лавовые потоки, сложенные глыбами красно-чёрной породы, с блестящими, как бы
лоснящимися от жира, поверхностями, на которых видны многочисленные
вкрапления каких-то белых минералов?
Трудно ответить на эти и многие другие вопросы туристу или альпинисту,
впервые задумавшемуся о них под впечатлением пейзажа, усиленным полной
тишиной, прозрачным лёгким воздухом и ярко-синим небом. Однако геолог может
сделать это довольно уверенно, т.к. владеет специальными знаниями и методами,
позволяющими ему за кажущимся каменным хаосом увидеть порядок и стройную
картину формирования Главного Кавказского хребта.
11
Энциклопедия для детей
К. Брюллов.
«Последний день
Помпеи».
XIX в.
12
ПЛАНЕТА СЕРДИТСЯ
Однако вернёмся на поверхность нашей планеты, облик которой, как мы уже
выяснили, непрерывно меняется под воздействием разных процессов, внимательно
изучающихся геологами с различными целями. В одних случаях необходимо
предсказать катастрофические события, например землетрясения; в других —
огромные океанские волны — цунами, опустошающие берега; в третьих — извер-
К читателю
ПОСЛЕДНИЙ ДЕНЬ
ПОМПЕИ
б ,ЙМГ r'io'
Помпеи, древний цветущий город у подножия Везувия,
буквально в одночасье ушёл в небытие без малого
2 тыс. лет назад. Мощные землетрясения 64 и 79 гг. н.э.
уничтожили город, а пепел извергавшегося Везувия
покрыл его многометровым слоем, так что даже
местонахождение Помпеи долго оставалось неизвестным.
Вторая жизнь города началась в конце XVUI в., когда по
счастливой случайности канавокопатели наткнулись на засы-
засыпанные руины города, а затем археологи начали системати-
систематические раскопки, которые продолжаются и по сей день.
Сейчас можно войти в древний город и увидеть, как
всё было устроено в нём почти 2 тыс. лет назад. Это
привлекает ежегодно десятки тысяч туристов со всего
света. Каждый входящий обязательно увидит древний
форум с разрушенной колоннадой, руины храмов Аполло-
Аполлона и Венеры, базилики, дворцы, виллы состоятельных
граждан. Можно пройти по знаменитым римским
мостовым из плоских камней, отполированных тысячами
сандалий и со следами колёс тяжёлых повозок. Можно
войти в богатые виллы с колоннами, статуями, фонтанами,
полюбоваться мозаикой на полах и удивительной фрес-
фресковой живописью на стенах, посидеть на мраморных
ступенях театра, забраться на верхние скамьи огромного
цирка с видом на классический конус Везувия... И
представить себе, как протекала здесь жизнь в древности
и как всё происходило в тот трагический день, когда за-
затряслась земля, тучи пепла посыпались на город,
закачались и стали рушиться здания, как обезумевшие
люди тщетно искали спасения от неотвратимой стихии...
Конечно, лучше всё это увидеть воочию, но можно
поступить иначе. Пойти в Русский музей в Санкт-
Петербурге, в зал знаменитого художника Карла Брюлло-
Брюллова. Там висит картина «Последний день Помпеи» A833 г.)
(*для русской кисти первый день»). Можно вполне верить
тому, что изображено на зтой сколь огромной, столь и
впечатляющей картине. И не только потому, что каждый
великий художник по-своему правдив, но и потому, что
Брюллов многое писал с натуры, изучал древние источ-
источники.
Везувий зев открыл — дым хлынул клубом — пламя
Широко разлилось как боевое знамя.
Земля волнуется — с шатнувшихся колонн
Кумиры падают...
— так откликнулся на картину А.С. Пушкин.
Когда схлынут первые впечатления о картине и
переживания за пытающихся спастись и защитить друг
Друга людей, обратите внимание на падающие с портиков
статуи и рушащуюся колоннаду дворца на заднем плане
картины (между прочим, в одну сторону!). А если будете
очень внимательны, то разглядите в нижнем левом углу
картины смещённые уступчиком плоские камни мостовой,
которые сдвинуты не чем иным, как сам&й подземной
стихией. Вот что значит зоркий глаз художника — он
подметил даже такую небольшую, но весьма типичную для
сильных землетрясений деталь.
Но если всё-таки доведётся оказаться в Помпеях и
пройти по мостовым дшухтысячелетней давности, смотрите
внимательно под ноги, как бы не споткнуться о такой
сейсмический «порожек» посередине мостовой.
жения вулканов, грязекаменные потоки и т.д. Нет необходимости говорить о том,
какие печальные последствия имеют эти бедствия. Только Спитакское земле-
землетрясение в Армении в 1988 г. в течение нескольких секунд унесло 25 тыс. жизней,
а сотни тысяч человек оказались ранеными и лишились крова. Раскалённая туча,
вырвавшаяся из жерла вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника (Малые Антиль-
Антильские острова), в мгновение ока разрушила в мае 1902 г. город Сен-Пьер и стала
причиной гибели свыше 40 тыс. человек. Ещё одна катастрофа, поразившая нашу
13
Энциклопедия для детей
страну, — землетрясение и цунами на Южных Курильских островах — случилась
2—4 октября 1994 г. Есть жертвы, огромные разрушения, сотни жителей вы-
вынуждены покидать родные посёлки. Их не сумели вовремя предупредить о грозящей
опасности. Однако на соседнем с Курилами японском острове Хоккайдо население
заблаговременно оповестили и эвакуировали из опасных районов. Жертв нет и
разрушения минимальны.
К сожалению, противостояние человека и стихии пока в пользу последней.
Особенно трудно предвидеть разрушительные землетрясения. Несмотря на
огромные усилия учёных и современную технику, особенно компьютерную, на
большое количество очень чувствительных приборов, улавливающих малейшие
колебания почвы, предсказать день и час, когда произойдёт землетрясение, не
удаётся. Землетрясение — мгновенная разрядка накопившихся напряжений в
горных породах, причём разрядка с разрывом горных пород, с их смещением на
десятки сантиметров или даже несколько метров. Казалось бы, достаточно
установить приборы, измеряющие возрастание напряжений, и дело сделано. Однако
в действительности всё намного сложнее. Сейчас учёные ограничиваются тем, что
обозначают на картах районы, где ожидаются землетрясения той или иной силы,
и дают специальные рекомендации строителям.
Землетрясения, вернее волны, возбуждаемые ими, оказывают геологам
огромную помощь в изучении внутреннего строения Земли. После каждого сильного
землетрясения планета ещё долго «гудит», как колокол. Возникшие сейсмические
волны устремляются во все стороны от центра землетрясения и пронизывают
Землю. В разных породах скорость волн различна, и, таким образом, появляется
возможность узнать, какие породы или вещества залегают на больших глубинах.
Для этого достаточно расположить на поверхности земного шара специальные
приборы — сейсмографы, которые улавливают эти волны, что, собственно, давно
уже сделано. Такие же волны возникают в Земле при мощных искусственных
взрывах, например при подземных испытаниях атомных бомб. Поэтому их
невозможно скрыть, т.к. возникшие при взрыве колебания (волны) будут
немедленно отмечены на всех сейсмических станциях мира.
МЫ ПЛЫВЁМ
ИЛИ СТОИМ НА МЕСТЕ?
В XIX в., особенно во второй его половине, геология сделала мощный рывок вперёд.
До этого времени она была в основном описательной наукой, в которой за мно-
многочисленными данными о минералах, горных породах, полезных ископаемых
проглядывали и более общие теоретические законы, хотя рождались они в научных
муках и ожесточённых спорах, не утихающих и по сей день.
Пытливых учёных-геологов всегда занимал вопрос о постоянстве контуров
современных океанов и материков. До начала XX в. практически никто не
сомневался в этом, хотя в 1595 г. фламандский картограф Абрахам Ортелий,
отметивший сходство береговых очертаний Старого и Нового Света, высказал
предположение о расширении Атлантического океана. В 1912 г. немецкий
метеоролог Альфред Лотар Вегенер выдвинул гипотезу о том, что несколько
десятков миллионов лет назад Европа и Африка, с одной стороны, и Северная и
Южная Америка — с другой, были единым огромным континентом, а
Атлантического океана не было. К этому континенту примыкали Антарктида,
Австралия и Индостан. Такой гигантский континент был назван Пангея, т.е.
«единая Земля».
Сходство очертаний материков по обе стороны Атлантического океана
натолкнуло Вегенера на мысль о том, что континенты не «прибиты гвоздями» к
каким-то более глубоким слоям Земли, а могут передвигаться по её поверхности,
хотя и очень медленно — со скоростью всего несколько сантиметров в год. Боже!
Что за шум поднялся в научном геологическом мире! Какие только громы и молнии
не метали в Альфреда Вегенера! Он так и не дожил до признания своей гениальной
догадки, погибнув во льдах Гренландии в 1830 г. В 60-х гг. XX в. появились
бесспорные доказательства движения не только континентов, но и прилегающих к
ним участков океанского дна. Это стало возможным в результате применения совсем
новых методов исследований в геологии, особенно океанологии.
С помощью эхолотов, автоматически измеряющих глубину океанского дна, была
14
К читателю
составлена подробная карта его рельефа, настолько удивительного, что он требовал
объяснения. Потом были открыты полосовые, как матрац, симметричные
относительно срединно-океанических хребтов, магнитные аномалии дна, резко
отличавшиеся от таковых на суше. И наконец, в 1967 г. родилась современная
геологическая глобальная теория — так называемая «тектоника литосферных
плит». Под этими мудрёными словами понимаются обширные участки самой
поверхностной и тонкой оболочки Земли — земной коры, похожие на крупные
льдины, которые перемещаются и даже погружаются друг под друга. Эта теория
впервые дала объяснение всей совокупности фактов на земном шаре. На основании
этой теории в океанах пробурили более 800 глубоких скважин, которые блестяще
её подтвердили.
Благодаря развитию космической геодезии стало возможным использование
измерений, проведённых на разных материках. В результате было получено
подтверждение действительного перемещения плит земной коры с очень малыми
скоростями — несколько сантиметров в год. Словом, эта первая в истории геологии
глобальная теория обладает, как и положено теории, а не гипотезе, способностью
предсказывать геологическое строение разных участков земной коры (особенно в
океанах), объяснять размещение современных вулканов, землетрясений, находить
рудные залежи, месторождения нефти и газа и т.д.
ЧЕЛОВЕК
ОБЖИВАЕТ ЗЕМЛЮ
"■•:■ zza; M ..•■•iv;.<4.-
Любопытство
заставляло древнего
человека
интересоваться
явлениями природы:
превозмогая страх и
сильный жар, он
наблюдает за
извержением
вулкана.
Изучая современные геологические процессы, учёные преследуют далеко идущие
цели. Настоящее — это ключ к познанию прошлого. Зная, как сейчас образуются
галечники и пески на морских пляжах, можно уверенно распознать эти пляжные
отложения и в древних горных породах, галечники и пески которых сцементи-
ровались в очень плотную массу. Опытный взгляд геолога сразу же определит,
например, где 200 млн лет назад была береговая линия древнего морского бассейна.
А это крайне важно, потому что целый ряд полезных ископаемых, например
россыпи титана и олова, связаны именно с пляжными, прибрежными отложениями.
Рассмотрим залежи каменного угля, образо-
образовавшегося из остатков древней наземной рас-
растительности. Чтобы сформировать пласты угля
толщиной в десятки метров, необходим тёплый и
влажный климат, благоприятный для расцвета
густых зарослей, лесов. Значит, надо уметь
распознавать, где такие условия могли сущест-
существовать в давние времена, и там искать залежи
каменного угля. Эта практическая, прикладная
направленность геологии была необходима челове-
человеку во все времена. Задолго до нашей эры люди
довольно много знали о тех местах, в которых они
жили. Уже тогда были настоящие знатоки мине-
минералов и горных пород, умевшие использовать дары
земных недр.
В течение более 2 млн лет после появления
«человека умелого» (Homo habilis), следы которого
найдены в Восточной Африке, все орудия изготав-
изготавливались из твёрдого камня — кремня, обсидиана
(вулканического стекла) или кварцита. На терри-
территории современной Восточной Турции 9 тыс. лет
назад люди научились перерабатывать медь,
по-видимому самородную, и ковать из неё разные
предметы. И только примерно 6,5—7 тыс. лет
назад они стали выплавлять металл (медь) из
медной руды. Так возникла металлургия.
Ещё через тысячу с лишним лет нашли олово и, смешивая его с медью в
пропорции 1 : 9, получили гораздо более твёрдый сплав — бронзу. В Хеттском
царстве, располагавшемся на территории современной Восточной Турции, 3,5 тыс.
лет назад научились ковать железо, выплавленное из руды. И только ещё тысячу
15
Энциклопедия для детей
лет спустя в Китае начали выплавлять подобие настоящего чугуна. Поэтому роль
людей, знавших приметы местонахождения медных, железных, золотых, се-
серебряных и других руд, или, как сказали бы современные геологи, поисковые
признаки, заметно возросла.
Очень долгое время практическое использование геологии было всегда на первом
месте. Так продолжалось по существу до XIX в., когда стали обращать внимание и
на теоретические вопросы геологии, которые всё равно были тесно связаны с
поисками разнообразных полезных ископаемых. Ну кто до XIX в. обращал
серьёзное внимание на тёмную, маслянистую горючую жидкость — нефть? Однако
её качества высоко оценили тогда, когда научились получать из неё керосин,
использовавшийся для освещения в лампах, а также побочный продукт переработки
нефти — бензин, который поначалу выбрасывали, пока не изобрели двигатель
внутреннего сгорания. Сейчас нефть и газ — полезные ископаемые номер один.
Богатые нефтью страны уверенно чувствуют себя на мировой арене. На нефти
делаются баснословные деньги. «Нефтяные» доллары позволили превратить
безжизненные, пустынные берега Персидского залива в цветущий оазис, в котором
выросли современные города, построили прекрасные шоссе и аэропорты. И всё это
сделала нефть.
Но с каждым годом открывать новые месторождения нефти и газа становится
всё труднее. Геологи переместились в акватории океанов и морей, откуда сейчас
добывают почти 1/4 часть всей нефти. Приходится бурить всё более глубокие
скважины, однако надо учитывать, что нефть не может находиться на глубинах
более 8—10 км. В наши дни огромные усилия и средства затрачиваются геологами
на поиски новых месторождений нефти и газа. И на помощь им приходят
современные методы исследований — космическая съёмка, просвечивание земных
глубин сейсмическими волнами, детальный анализ мельчайших организмов —
микрофауны, реконструкция древних ландшафтов, компьютерные программы. И
всё это для того, чтобы обнаружить такие участки в земных недрах, где могли бы
находиться потенциальные кладовые нефти.
Сейчас человечеству необходимо огромное количество природных ресурсов, в
первую очередь обеспечивающих его энергией: нефть, газ, каменный уголь, торф,
горючие сланцы, уран, вода (гидроэлектростанции), Солнце (солнечные электро-
Чёриые курильщики,
открытые на дне
океана, — возможный
новый источник
полезных ископаемых.
16
К читателю
станции), ветер (ветряные электростанции). На втором, а иногда и на первом месте
стоит вода, как поверхностная, так и подземная. Далее идут разнообразные
металлы, получаемые из руд, затем строительные материалы — камень, глина,
гравий, песок; неметаллические полезные ископаемые — фосфориты, соль и многое
другое. Потребности во всех этих полезных ископаемых непрестанно увеличи-
увеличиваются. Однако руды полезных ископаемых, залегавшие на поверхности Земли или
на небольших глубинах, уже практически все обнаружены, и вряд ли сейчас можно
найти неизвестные крупные залежи.
Перед человечеством есть два пути. Или искать глубже, или изобретать новые
способы использования так называемых бедных руд, в которых содержание
какого-нибудь металла исключительно мало. И то и другое, разумеется, требует
огромных материальных затрат.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ
Нередко удивляются, как геологам удаётся точно определять время далёких геоло-
геологических событий? Действительно, как мы узнали, что извержение вулкана случи-
случилось, скажем, 1 млрд лет назад, а кварцевые жилы с золотом сформировались
60 млн лет назад? Как можно определить время их образования?
Безусловно, один из самых важных вопросов — периодизация геологической
истории. Для её выяснения существуют разные методы, но два являются главными.
Первый основан на эволюции органического мира. Бесскелетная, а через 50 млн
лет и скелетная фауна сначала беспозвоночных, а ещё через 150 млн лет и
позвоночных появилась 620 млн лет назад. А 570 млн лет назад произошёл
своеобразный «взрыв» биоты, и как бы в одночасье (конечно, по геологическим
меркам) возникли разнообразные организмы. Эволюция их шла очень быстро —
одни виды сменялись другими через очень короткие промежутки времени.
По найденным окаменевшим остаткам животных и растений палеонтолог может
определить, к какому интервалу геологической истории они относятся. Так
возникла стратиграфия, наука о последовательности залегания слоев горных пород
(от лат. stratum — «слой» и греч. «графо» — «пишу»).
17
Энциклопедия для детей
А как быть с гранитами или лавами, образовавшимися из огненно-жидкой
массы — магмы? В данном случае на помощь приходит метод, основанный на
распаде радиоактивных элементов и превращении их в другие элементы (или в
изотопы тех же элементов). Скорость распада — величина постоянная, и, зная
количество образовавшихся изотопов, можно определить абсолютный возраст
горной породы. Именно такими методами, а они очень разные, определили, что
древнейшие горные породы Земли имеют возраст 4,0 млрд лет, а отдельные
минералы — цирконы — даже 4,2 млрд лет. Этими же методами был определён
возраст лунных пород, оказавшийся в интервале 3,5—4,5 млрд лет. Но мы никогда
не найдём на поверхности Земли или на небольшой глубине породы, которые
отвечали бы первым 5—6 сотням миллионов лет после её рождения. Эти породы
давно переработаны «тепловой машиной» Земли и уничтожены. Таким образом
благодаря усилиям тысяч геологов составлена летопись горных пород Земли
начиная с момента, близкого к её формированию и до наших дней.
Кто хотя бы один раз побывал в, горах, никогда не забудет нагромождения слоев
горных пород, смятых в причудливые складки гигантской неведомой силой. Как
это происходило? Когда? Почему горные породы местами как бы разрезаны
гигантским ножом? И почему в этих местах часто происходят землетрясения?
Этими чрезвычайно интересными проблемами занимается тектоника (от греч.
«тектоник» — «строительное искусство») — наука о деформациях земной коры,
очень тесно связанная с физикой и механикой.
Самую внешнюю оболочку Земли — тоненькую земную кору — непрерывно
корёжат, сжимают и растягивают силы, зарождающиеся глубоко в земной мантии,
которая, как очень вязкая и нагретая паста, медленно перемешивается. Если
напряжения в земной коре возрастают, она может лопнуть, разорваться, мгновенно
высвободив гигантскую энергию в виде землетрясений, сотни и тысячи которых
происходят на Земле каждый день.
Маленькая, но для всех нас такая родная планета Земля живёт своей
беспокойной жизнью, предначертанной ей законами природы, законами Вселенной.
Интерес к Земле как единому целому сейчас неизмеримо возрос. Внезапно
выяснилось, что знания о Земле — сведения о её строении, процессах,
происходящих на её поверхности и в недрах; полезных ископаемых; развитии
органической жизни, причинах вымираний биоты, катастрофах при зем-
землетрясениях, извержениях вулканов, гигантских волнах в океанах (цунами),
оледенениях и многих других вещах — стали интересны всем. Выяснилось, что
существуют районы, неблагоприятные для жизни человека. Вскоре возникло учение
о геопатогенных зонах, которое занимается влиянием геологической обстановки,
состава горных пород и некоторых газов, выделяющихся из недр Земли (например,
радона), на самочувствие людей.
ГЕОЛОГИЯ.
ИСКУССТВО ИЛИ НАУКА?
Несколько десятилетий назад можно было слышать упрёки в адрес геологии, что
она является чисто описательной дисциплиной, не имеющей числа и меры, как
физика, химия и другие науки. Сейчас эти упрёки вряд ли уместны, т.к. в руках
геологов точнейшие приборы, например микрозонды, позволяющие практически
мгновенно произвести химический анализ минерала размером в сотые доли милли-
миллиметра. Вместе с тем для геологов стали доступны фотоснимки огромных территорий.
Уникальная космическая информация сосредоточена в руках геологов. Мечтой
каждого исследователя всегда было оказаться повыше и посмотреть на район сверху
для того, чтобы охватить взглядом все его особенности. Аэрофотосъёмка позволяла
это сделать с высот 7—10 км. Но снимки Земли с космических аппаратов — нечто
фантастическое. По существу снимки из космоса дают почти готовую геологическую
карту большой территории. И то, на что раньше уходили годы, сейчас можно
получить в считанные часы. Например, с помощью космических аппаратов удалось
составить подробную карту рельефа океанского дна, используя точнейшую из-
измерительную аппаратуру.
Фудзияма — символ чистоты и объект
поклонения паломников.
18
К читателю
Энциклопедия для детей
Карта рельефа
дна океанов,
составленная
с помощью
искусственных
спутников Земли.
В геологию активно внедрилась компьютерная техника, особенно в геофизику —
ветвь геологии, изучающую Землю физическими методами, требующими гро-
громоздких расчётов, которые теперь выполняются очень быстро и качественно. По
нескольку раз в год собираются геологи-нефтяники всего мира на конференциях,
чтобы обменяться опытом применения ЭВМ для поисков нефти и газа. ЭВМ рисуют
геологические карты, прогнозируют месторождения полезных ископаемых,
помогают решать множество задач и, главное, хранят в своей памяти невообразимое
количество сведений, для получения которых раньше требовались недели работы с
книгами и другими материалами, а теперь достаточно лишь нажать клавишу.
В геологию всё быстрее и глубже проникают физика, химия, биология,
математика, кибернетика и другие науки, находившиеся раньше в стороне.
Необозримое поле деятельности открывается в инженерной геологии. Нельзя ведь
построить ни здания, фабрики, завода, моста, плотины, ни атомной электростанции,
дороги, аэродрома и т.д., не зная теологических условий местности. Иначе — жди
20
К читателю
неприятностей. А строительство в зоне вечной мерзлоты, занимающей более 60%
площади России! Ведь летом оттаивает слой почвы не более чем на 2 м, а глубже
вниз — ледяной грунт, промёрзшие породы. Если построить на них дом так, как
это делается обычно, то через пару лет он покосится и разрушится из-за того, что
ледяной грунт под ним растает. В зоне «вечной мерзлоты» расположены такие
крупные города России, как Норильск, Якутск, Магадан и др. Там построены
атомные электростанции и аэродромы, железные дороги и порты.
Как возникла зона мёрзлых пород, уходящая на глубину до 700 м в северных
районах Сибири и Канады? Оказывается, это следы грандиозных оледенений,
неоднократно охватывавших нашу планету за последние 2 млн лет, но особенно
интенсивно в последний миллион лет, когда ледяные покровы в Европе
продвигались южнее Киева и Воронежа, а в Северной Америке занимали большую
её часть. Образование огромных объёмов льда отнимало воду у океана, уровень
которого понижался. Береговая линия в ледниковые периоды имела совершенно
Энциклопедия для детей
МЕЖДУНАРОДНЫЕ
ПОЛЯРНЫЕ ГОДЫ
другие очертания, нежели сейчас. Всего лишь 10 тыс. лет назад Скандинавия и
Карелия целиком были покрыты ледяным панцирем.
Почему возникают оледенения на равнинах? Почему и когда образовались
ледяные шапки в Антарктиде и Гренландии? Оледенения за последние 2 млн лет
то возникали, то исчезали. Интересно, как реагировали на него уже появившиеся
наши далёкие предки? Эти и масса других вопросов, многие из которых ещё не
решены, встают перед геологами. Например, такой вопрос: «Каким образом и когда
на Земле образовались вода и атмосфера?» Современный человек не задаётся таким
вопросом, видя медленно текущую реку, созерцая
гладь лесного озера или смотря на бушующий
прибой на берегу моря. Но ведь сначала воды на
Земле не было! Сейчас можно утверждать, что вода
в океанах и атмосфера — «дочери» земных недр.
После разогрева внутренних сфер Земли из её недр
выделялись газы, в том числе пары воды. На
поверхности они охлаждались и конденсиро-
конденсировались, превращаясь в воду первых морей и
океанов. Взаимодействуя с первичной атмосферой,
тоже возникшей за счёт выделения газов из
земных недр, вода океанов приобрела состав,
близкий к современному. А самое главное — в
атмосфере появился кислород, концентрация ко-
которого росла, что повлияло на изменение атмо-
атмосферы и дало толчок зарождению жизни на Земле.
Всё настолько тесно переплетено, что невозможно
рассматривать эти проблемы порознь, к тому же
все они входят в сферу интересов геологии.
S 1875 г. австро-венгерский полярный исследователь
Карп Вайпрехт A838—1881), первооткрыватель
заснеженной Земли Франца-Иосифа в Северном
Ледовитом океане, обратился к учёным всего мира с
призывом изучать нашу планету по единой, заранее согла-
согласованной программе. Ведь Земля — всеобщее достояние,
а такие явления, как погода, землетрясения, полярные
сияния, морские течения, наступление и отступление
ледников, изменения магнитного поля, государственных
границ не признают.
Конечно, и геофизику, и биологу важно знать, что
делает его коллега в другой стране, чтобы не открывать
уже открытое. Например, геофизик, не имея возможности
сопоставить свои наблюдения с работой иностранных
коллег, не сможет сделать правильных выводов, ведь объ-
объект его исследований — весь земной шар.
Призыв Карла Вайпрехта — не устраивать спортивных
гонок к полюсу, не стремиться к «голым» географическим
открытиям, а познавать законы природы, управляющие
планетой, на которой мы живём, — нашёл отклик во всех
странах. Выла создана Международная полярная комиссия
во главе с представителем России академиком Генрихом
Ивановичем Вильдом A833—1902), директором Главной фи-
физической обсерватории в Петербурге. Особое внимание
было решено обратить на полярные области, т.к. именно
там многие геофизические явления наиболее ярко
выражены, да и изучены эти края были хуже других.
Так возник первый всеобщий научный «крестовый
походя против тайн нашей планеты, получивший название
Международного полярного года (МПГ).
Время его проведения — с августа 1882 по август
1883 г. — выбрали не случайно. Ещё раньше было замече-
замечено, что Солнце в разные периоды ведёт себя по-разному:
примерно каждые 11 лет оно как бы вскипает и на его
поверхности резко увеличивается количество пятен и
вспышек.
Почему зто происходит, доподлинно неизвестно и
сегодня. Но такой всплеск солнечной активности сильно
влияет на нашу планету — на магнитные явления, погоду,
климат, морские течения. А в 1883 г. как раз наблюдался
подобный максимум солнечной «ярости».
В Международный полярный год включились учёные
Австро-Венгрии и Великобритании, Голландии и Швеции,
Франции и Дании, Германии и США. Россия приняла в нём
активнейшее участие, организовав несколько зимующих
полярных станций в труднодоступных районах устья реки
Лены и на Новой Земле.
Трагедией закончилась американская экспедиция в
Канадской Арктике под руководством Адольфа Грили
A844—1935): корабль, который должен был забрать
ЧЕЛОВЕК И
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ
Появление человека несколько миллионов лет на-
назад длительное время не оказывало влияния на
природные процессы. Человек всецело зависел от
них. Но за последние 50 лет ситуация резко изме-
изменилась, и человек стал наиболее активным субъ-
субъектом биосферы. Иными словами, деятельность
людей стала геологическим фактором, вполне со-
сопоставимым с природным, а в целом ряде случаев
превосходящим его по силе воздействия, т.к. по
сравнению с геологическими процессами она про-
проявляется в очень короткое время. Чем выше по-
потребности человечества (а они непрерывно растут),
тем быстрее это влияние на Землю будет усили-
усиливаться. Развитие цивилизации зашло так далеко,
что она в состоянии уничтожить жизнь на всей
нашей планете, по крайней мере в её разумной
форме.
Перед людьми встала реальная угроза собствен-
собственными руками создать на Земле условия жизни,
совершенно неподходящие для выживания на
планете.
Например, человек способен изменять не только
облик поверхности планеты, но и влиять на верхние слои атмосферы. Сколько
споров развернулось вокруг ставшей столь знаменитой озоновой «дыры» над
Антарктидой! Озон — это форма существования кислорода в нашей атмосфере, но
форма особая — не Ог, а Оз. Слой концентрации озона располагается на высоте
примерно 17—18 км. Несмотря на то что озона в целом очень мало, всего одна
миллионная часть всех других молекул, он служит щитом, предохраняющим нас
от губительного ультрафиолетового излучения. Исчезнет озоновый слой, может
исчезнуть и всё живое. Активная промышленная деятельность человека уже
22
К читателю
привела к загрязнению атмосферы соединениями хлора, которые разрушают озон.
Учитывая грядущую опасность для человечества, сейчас сокращают выпуск
аэрозолей, содержащих газ фреон. Кто знает, может быть, в далёком прошлом
какие-то события на Земле, например мощные вулканические извержения,
приводили к выбросу газов, которые тоже разлагали озон. В результате
смертоносное ультрафиолетовое излучение свободно проникало на Землю и убивало
живые организмы. Сейчас известны рубежи биологических катастроф и эпохи
вымирания биоты.
Всё больше и больше исследователи обращаются
к планете Земля, стремясь понять её прошлое,
настоящее и предвидеть хотя бы ближайшее
будущее. Впервые, пожалуй, человечество осо-
осознало, как важно знать о Земле если не всё, то по
возможности многое. В частности, влияние разных
сфер Земли друг на друга и зависимость их от
сферы разума, или «ноосферы», как назвал её
великий русский учёный Владимир Иванович
Вернадский.
Деятельность человека сейчас во многих случа-
случаях превосходит природные факторы по силе их
воздействия на поверхность планеты. Всего лишь
за десятки лет возникают карьеры глубиной в
500—700 м, тогда как природе потребовались бы
на это многие тысячи лет. Человек создал
огромные искусственные моря, изменив климат и
рельеф больших территорий. Гигантские города-
мегалополисы заняли сотни и тысячи квадратных
километров, загрязняют атмосферу и отравляют
водоёмы и реки, многие из которых превратились
в сточные канавы. Никогда ещё поверхность Земли
не подвергалась столь быстрому и мощному
воздействию.
Если образование нефти, газа, каменного угля
происходило в течение десятков миллионов лет, то
человек может их выработать в течение де-
десятилетий. Но это не означает, что земные ресурсы
в обозримом будущем иссякнут. Человечество
изобретёт новые способы переработки бедных руд,
найдёт альтернативные источники энергии, на-
наверняка станет бережнее относиться к природе.
Вряд ли нам грозит какая-нибудь глобальная
космическая катастрофа, хотя падение крупного
метеорита или столкновение с кометой не исклю-
исключено. В июле 1994 г. астрономы всего мира наб-
наблюдали столкновение кометы Шумейкера—Леви-9
с Юпитером. Такое событие происходит один раз в
десятки миллионов лет. Самый крупный осколок
кометы вызвал на Юпитере возмущение газовой
оболочки диаметром в 12 тыс. км. Что случилось
бы на Земле при аналогичном взрыве? Наверное,
это был бы «конец света».
X Человек и все живые организмы устроены
таким образом, что условия среды, в которых они
могут существовать, имеют очень узкие пределы.
Шаг влево, шаг вправо за эти пределы — и жизнь прекращается. Длительное время
природа уверенно поддерживала этот хрупкий баланс, однако сейчас человек
производит столько энергии, что её можно сравнивать с энергией, поступающей на
Землю от Солнца. Влияние человека на процессы, протекающие на поверхности
Земли и в атмосфере, усиливается. Медленное развитие геологических процессов в
течение сотен и десятков миллионов лет, по-видимому, всё-таки нарушалось
какими-то катастрофическими событиями типа падения крупных метеоритов,
которые приводили к глобальным катаклизмам. На рубеже XX—XXI вв. мы
подошли к пониманию возможности катастрофы, вызванной самим человечеством.
23
полярников по окончании работ, не смог пробиться сквозь
льды. Через год спасательная экспедиция застала в живых
лишь семь человек из двадцати шести — остальные погибли
от голода и холода. Но уникальные результаты их
наблюдений были сохранены для науки. Геофизика благо-
благодаря МПГ получипа факты, в которых она так нуждалась.
Спустя полвека учёные вернулись к идее совместного
наступления на тайны природы и решили провести Второй
Международный полярный год в 1932—1933 гг. (IIМПГ).
Это был период пониженной солнечной активности, и
сравнение с данными, полученными во время исследований
Первого Международного полярного года, обещало быть
очень плодотворным.
В новом «наступлении» на тайны природы участвовали
учёные 44 стран, работавшие более чем на сотне станций и
обсерваторий. Программа также была сильно расширена: в
неё, например, включили наблюдения за распростране-
распространением радиоволн, о существовании которых во время
I МПГ ещё никто и не подозревал. Были использованы
многие недавно изобретённые приборы.
Советский Союз стал крупнейшим участником II МПГ,
организовав 15 морских экспедиций. Ледокол «А. Сибиря-
Сибиряков» под руководством известного математика и геофизика
академика Отто Юльевича Шмидта A891—1956) провёл
наблюдения вдоль всего северного побережья Сибири. В
горах Памира, на леднике Федченко, была создана
высочайшая в мире метеорологическая и гляциологическая
обсерватория.
Занялись учёные и изучением Антарктиды, где зазимо-
зазимовали 26 американских полярников под руководством Ричар-
Ричарда Взрда A888—1957).
Второй Международный полярный год оказался очень
плодотворным. Впервые начатое тогда изучение верхних
слоев атмосферы, поступавшие по радио климатические
обзоры труднодоступных районов, созданная по инициативе
академика Юлия Михайловича Шокальского A856—1940)
первая карта глубин Северного Ледовитого океана,
сведения о развитии ледников в горах и на неведомых
просторах Антарктиды, множество фотографий полярных
сияний, ленты, зафиксировавшие магнитные бури, — всё
это надолго стало «пищей ума» для многих учёных мира.
Результаты II МПГ могли быть ещё более
ошеломляющими, если бы не начавшаяся в 1939 г. Вторая
мировая война, надолго прервавшая контакты между
учёными. А в нашей стране 30-е гг. ознаменовались такими
репрессиями, что международное сотрудничество вообще
стало невозможным; немало видных специалистов трагиче-
трагически погибли в тюрьмах и лагерях...
И всё-таки благодаря исследованиям, проведённым во
время международных полярных годов, наша планета
постепенно становилась для человека всё более изученной.
Энциклопедия для детей
Из ближнего космоса наша Земля выглядит как маленькая голубая точка.
Планета, на которой возникла жизнь, уникальна в наблюдаемой Вселенной, но она
очень уязвима. Предлагаемая вниманию читателя книга — о Земле. О том, как она
устроена, из чего состоит, какие процессы происходят на её поверхности и в её
глубинах и какие силы могут быть причиной этих
процессов. Нам хотелось бы рассказать о Земле как
планете, о её месте в бесконечном космическом
пространстве и ряду других планет Солнечной
системы. Когда и как образовалась Земля, когда
возникли древнейшие горные породы, когда и
каким образом на Земле, пока единственной из
известных человечеству обитаемой планете, по-
появилась жизнь, что происходило с Землёй на
протяжении всей её истории и ещё много других
вопросов будут рассмотрены в этой книге. Обычно
Землю считают символом устойчивости, монолит-
монолитности, твёрдости, неизменным и постоянным на
протяжении веков и тысячелетий. На более
длительные временный отрезки уже не хватает
воображения. Но нет ничего более обманчивого,
чем такое убеждение.
В действительности мы живём на беспокойной,
вечно и непрерывно меняющейся планете. Земля
ежедневно дрожит от десятков землетрясений и
извержений вулканов; где-то происходят обвалы и
оползни; океанские и морские волны перемещают
огромное количество гальки и песка на пляжах и
разрушают берега; реки переносят тысячи тонн
взвешенного материала и откладывают его в своих
устьях; мощные ливни вызывают грязевые потоки,
сметающие на своём пути все преграды; горные
ледники, продвигаясь на несколько метров в
сутки, полируют и обтачивают скалы; в толще
океанских вод медленно оседают на дно остатки
животных и растительных организмов, окон-
окончивших свой земной путь. Каждый день на
поверхность Земли выпадают мельчайшие косми-
космические частицы, а внутри Земли непрерывно
работает «тепловая машина», горючим для ко-
которой служит энергия, выделяемая при распаде
радиоактивных элементов. В результате действия
этой фантастической по размерам машины ве-
вещество внутренних частей Земли приходит в
движение, а на её поверхности также очень
медленно, со скоростью нескольких сантиметров в
год, перемещаются гигантские плиты земной
коры, напоминающие льдины.
Можно ещё много рассказывать о разных
сторонах геологии — науки не столь широко
известной по сравнению, скажем, с физикой,
химией или географией, но чрезвычайно увлека-
увлекательной, если только познакомиться с ней по-
поближе. Работа геолога во многом похожа на работу
следователя, который пытается по крупицам
восстановить происшествие. Так же и геолог,
найдя минерал, горную породу, кусок руды или
окаменевшую раковину, воспроизводит условия их
образования или обитания: устанавливает древний
рельеф и климат; показывает, какая была в то далёкое время атмосфера и как были
устроены океаны или моря; какие происходили извержения и где были их центры.
И ещё на многие вопросы может ответить геолог.
Том «Геология» нашей «Энциклопедии» поможет получить представление о
многих сторонах геологии — одной из древнейших наук цивилизации. Недаром она
МЕЖДУНАРОДНЫЙ
ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ГОД
*1врвз четверть веке после Второго Международного
/полярного года (IIМПГ) A932—1933 гг.) назрели многие
важные вопросы. Климат на Земле теплеет или надвигается
новый ледниковый период? Сколько влари в морях и сколь-
сколько льда в ледниках? Что находится в сокровенных недрах
Земли, вплоть до её ядра, и как это влияет на её
поверхность? Отчего бывают магнитные бури и полярные
сияния? Что таится на дне океанов?.. И всё это — не геогра-
географические проблемы, а геофизические, т.е. связанные с фи-
физическим развитием планеты, на которой обосновались
люди...
К тому же появились ранее невиданные приборы для
сбора необходимых геофизику сведений: радиолокаторы,
следящие за полётом шаров-зондов в атмосфере, акусти-
акустические инструменты, ощупывающие дно океанов, и многие
другие. Изменялись и средства доставки геофизиков и обо-
оборудования к месту наблюдения: теперь у них на службе
были мощные ледоколы, самолёты-лаборатории, ракеты.
Владея подобными средствами, можно было узнать у
природы много новых тайн.
Вот почему так единодушно поддержали специалисты
предложение крупнейшего британского геомагнитолога
Сидни Чепмена A888—1970) и его американских коллег
провести новое международное научное мероприятие для
познания Земли.
Его назвали Международным геофизическим годом
(МГГ), чтобы подчеркнуть, что на этот раз дело не сведётся
к полярным районам, хотя на них тоже было решено об-
обратить немалое внимание. Наблюдения по единому плану
было решено начать 1 июля 1957 г. и продолжить 18 меся-
месяцев. В невиданное по размаху научное предприятие вклю-
включились специалисты из 67 стран. Вступление в их число
Советского Союза с его огромной территорией и
многочисленным отрядом учёных приветствовали коллеги
из всех государств мира. Видный специалист по геотекто-
геотектонике член-корреспондент АН СССР В.В. Белоусов был из-
избран вице-президентом Международного комитета по МГГ.
Этот комитет должен был координировать усилия
учёных всех стран: необходимо было равномерно
распределить сеть геофизических обсерваторий и станций,
найти научные институты, желающие принимать участие в
трудных и дорогостоящих экспедициях, оказывать помощь
малым и слаборазвитым странам в приобретении приборов,
использовать единую методику исследования и формы, по
которым должны были регистрироваться результаты...
Огромная шмашина» уже пришла в действие, и планета
поступила «в руки» учёных, когда произошло событие,
которое мало назвать сенсацией: оно никогда не будет за-
забыто. 4 октября 1957 г. в соответствии с программой
Международного геофизического года в нашей стране был
запущен первый в истории искусственный спутник Земли.
Эта дата, день открытия «двери» в новый для человека мир,
не уступает по значимости дате открытия Колумбом Амери-
Америки. Впервые человек получил возможность взглянуть на
свою планету со стороны, и это теперь навеки связано
шсМГГ.
| Тем временем около 30 тыс, специалистов на 4 тыс.
станций, расположенных на всех материках, вели
повседневную работу, по единому плану регистрируя все
24
К читателю
названа так в честь Геи — древнегреческой богини Земли, которая первая возникла
из Хаоса и дала жизнь всему, что живёт и растёт на ней. Но как же случилось, что
наука геология возникла лишь в XVII—XVIII вв., хотя уже за несколько тысяч лет
до нашей эры люди знали, где следует искать золото, серебро, олово, железо, медь
и другие металлы. В том-то и дело, что эти знания
передавались из поколения в поколение и, посте-
постепенно накапливаясь, создавали зачатки геологии
как сугубо практической науки.
В средние века людей, владевших тайной
поисков полезных ископаемых, называли рудо-
рудознатцами, а значение таких знаний на госу-
государственном уровне подчёркивалось созданием в
России ещё при Иване Грозном «Приказа ру-
рудокопных или каменных дел». По существу это
был нынешний Комитет по геологии.
Во многих местах мира, в том числе в России и
странах ближнего зарубежья, находят древние
горные выработки: обрушившиеся шахты и штоль-
штольни, небольшие ямы — прообразы нынешних
карьеров. На территории Армении древнейшие
разработки относятся к V тыс. до н.э. Геология
была и остаётся наукой о горных породах и
минералах. Людям необходимо знать, из чего они
состоят, когда, где и каким образом сформиро-
сформировались. Почему в одних породах есть свинец, золото, уран, серебро, медь, а в других
они отсутствуют?
В нашей книге можно прочесть не только о различных минералах и горных
породах, возникших либо из магмы — вязкого или жидкого расплава, нагретого
выше 1000° С, либо из медленно накапливающихся в морях, озёрах, реках и
океанах осадков, которые образуются не только за счёт разрушения уже ранее
происходящие глобальные геофизические процессы. Дело
пошло столь успешно, что по предложению советских
учёных было даже решено продлить МГГ ещё на 12 меся-
месяцев. В результате этот невиданный «год» длился целых два
с половиной.
Научные результаты Международного геофизического
года и многие десятилетия спустя являются актуальными
для исследователей во всех ^гранах мира. По сей день
выходят в свет книги и статьи, обобщающие сделанные
тогда наблюдения. Запросы о присылке таблиц и сейсмо-
сейсмограмм, фотографий и карт беспрерывно поступают в специ-
специально созданные Мировые центры данных; один из них
находится в Вашингтоне, а другой — а Москве. Эти неви-
невиданные раньше учреждения стали Меккой для специалистов
по наукам о Земле, которые ищут информацию о физиче-
физических процессах, охватывающих земной шар. И очень
многое, о чём рассказывается в томе «Геология» нашей
«Энциклопедии», было открыто лишь благодаря нелёгкому
труду участников Международного геофизического года.
Так выглядит наша
планета из космоса.
Панорама сделана
с использованием
многих космических
снимков.
25
Энциклопедия для детей
Ручки тростей и зонтов,
изготовленные из различных минералов.
Фирма Фаберже.
Начало XXв.
сформировавшихся пород, но и за счёт остатков
растений и микроскопических живых организмов,
населяющих приповерхностный слой воды океа-
океанов. В ней можно будет узнать о жизни вы-
выдающихся естествоиспытателей-геологов; о не-
необычных и грозных явлениях природы; о со-
современных геологических теориях и достижениях
науки о Земле.
Хотелось бы надеяться, что эта книга о геологии
(или отдельные её главы) не оставит равнодушным
читателя, заставит задуматься о прошлом, на-
настоящем, будущем нашей планеты и почувствовать
всю красоту познания. Тогда цель авторов и
составителей этого тома «Энциклопедии для
детей» будет достигнута.
Hi «**«/■
M l
^' :*ъ*
ЗЕМЛЯ
В КОСМИЧЕСКОМ
ПРОСТРАНСТВЕ
Сотворение мира во все времена занимало умы
людей. Каким образом образовалось всё то,
что мы видим вокруг себя? Как возникли
звёзды, Солнце, Луна? Когда и как родилась Земля
и почему на ней появилась жизнь? Эти и другие
столь же вечные вопросы человек задавал себе
всегда и пытался найти на них ответ сообразно с
тем, во что он верил и во что верили его предки
уже не одну тысячу лет. В наше время мы уже
можем ответить на вопрос о сотворении мира на
основании фактов и научных гипотез, можем
сказать с большей определённостью, когда и как
это произошло. Ответ на этот вопрос стал возможен
лишь совсем недавно, во второй половине XX
столетия. А ведь ещё в 1654 г. епископ Ашер
«точно» рассчитал, что окружающий нас мир
возник в 4004 г. до н.э., и эта дата была признана
почти официальной.
БОЛЬШОЙ
ВЗРЫВ
Рождение Вселенной — поистине драматическое
событие, называемое учёными Большим взрывом.
Его имеет смысл рассматривать только спустя не-
некоторое время, прошедшее с момента начала взры-
взрыва. Уместно спросить: что же «взорвалось»? Отве-
Ответить на этот вопрос можно очень приблизительно:
взорвалось вещество, занимавшее неизмеримо
меньшее пространство, чем то, которое сейчас за-
занимает Вселенная. Оно обладало фантастической
плотностью и было нагрето до миллиардов граду-
градусов. В таком веществе никакие атомы существовать
не могли, не действовали известные нам законы
физики. Сжатое до немыслимых состояний вещест-
вещество в момент Большого взрыва начало расширяться
с колоссальной скоростью. Может быть, самое не-
невероятное — то, что оно продолжает расширяться
и сейчас, спустя 15—20 млрд лет после «взрыва».
Расширение сразу же вызвало охлаждение вещест-
вещества, и через какое-то время температура упала
настолько, что появились условия для образования
сначала ядер, а потом и атомов. Через сотни мил-
миллионов лет из непрерывно расширяющегося облака
раскалённых газов стали формироваться звёзды и
их скопления — галактики.
Если ясным летним вечером, ещё лучше ночью,
выйти из дома и посмотреть на небо, можно
увидеть нечто необычайное. «Открылась бездна,
звезд полна, звездам числа нет — бездне дна». Не
правда ли, как точно изобразил захватывающую
картину звёздного неба великий русский учёный,
мыслитель и поэт Михаил Ломоносов. Действи-
Действительно, бездна открывается человеческому взору,
и в ней тысячи и тысячи мерцающих звёзд разной
яркости и величины. Расстояния до них настолько
велики, что их невозможно представить исходя из
нашего обыкновенного человеческого опыта. Све-
Светящаяся дуга Млечного Пути пересекает небосвод,
и трудно вообразить, какое количество звёзд он
заключает в себе, хотя учёные и подсчитали, что
эта величина составляет по крайней мере 100 млрд.
Что такое Млечный Путь? Это галактика, лишь
одна из 10 млрд наблюдаемых галактик! Она имеет
форму гигантского вращающегося диска со спи-
спиральными «рукавами» (так хорошо заметными на
многих фотоснимках галактик). Наша крохотная
планета находится довольно далеко, на расстоянии
приблизительно 2/3 радиуса от центра Галактики,
поэтому мы видим только её часть, т.е. скопление
звёзд как бы изнутри в поперечном разрезе диска.
Однако даже сказанного, по-видимому, не доста-
достаточно, чтобы окончательно осознать наше место во
Вселенной, которая родилась 15—20 млрд лет
назад в результате описанного выше Большого
взрыва.
Только спустя сотни миллионов лет из смеси
водорода и гелия начали формироваться мил-
миллиарды галактик. В одной из них, получившей
28
Земля среди планет Солнечное системы
название Галактики Млечного Пути, диаметром
«всего лишь» 100 тыс. световых лет (световой
год — это расстояние, которое проходит луч света
за 1 год, а скорость света равна 300 тыс. км/с),
примерно 5 млрд лет назад произошёл взрыв
сверхновой звезды. (Так называют внезапно вспы-
вспыхивающие звёзды, мощность излучения которых
во время вспышки во много тысяч раз превосходит
мощность вспышки новой звезды.) Невероятная по
своей силе ударная волна начала сжимать меж-
межзвёздное вещество, эту «пыль Вселенной», пока из
неё не сформировалось уже более плотное газо-
газопылевое облако. Благодаря силам гравитации
(всемирного тяготения) оно сжималось всё сильнее.
Через несколько десятков миллионов лет — так
быстро шёл этот процесс — из-за сжатия межзвёзд-
межзвёздного вещества температура в центре облака
превысила 10—12 млн градусов Цельсия, начались
термоядерные реакции и «зажглось» Солнце — в
масштабе нашей Галактики самая рядовая звезда.
Однако для нас Солнце — это жизнь. Пока оно
существует, существуем и мы. В поперечном
сечении Земля получает от Солнца количество
тепла, равное 4-Ю26 Дж/с. Такую огромную
величину человек просто не может себе предста-
представить. Астрономы полагают, что атомного «го-
«горючего» Солнцу хватит ещё примерно на 5 млрд
лет, так что у человечества причин для беспокойст-
беспокойства нет. Когда запасы водорода подойдут к концу,
гелиевое ядро Солнца сожмётся, внешние же
оболочки расширятся, и оно превратится в «крас-
«красного гиганта», а потом — в «белого карлика».
(«Красный гигант» — это звезда, на которой
выгорел весь водород; она «разбухает», температу-
температура поверхностных слоев снижается, увеличивается
светимость, и звезда приобретает красный цвет.
Когда звезда потеряет оболочку, останется одно
ядро, где загорится гелий; температура будет очень
высокой, а светимость — слабой, звезда приобретёт
белый цвет. Это — «белый карлик».) Однако это
всё такие далёкие прогнозы, что они вызывают
столько же эмоций, сколько и рождение Солнца,
происшедшее около 5 млрд лет назад. Так что мы
находимся как раз посередине действия спектакля
под названием «Жизнь и Смерть Солнечной
системы», хотя Вселенная не умрёт никогда.
РОЖДЕНИЕ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
А что же наша Земля? О ней мы немного забыли,
поражённые грандиозной картиной мира. Через
полмиллиарда лет после взрыва сверхновой звезды
или немного раньше наша планета уже сущест-
существовала. Облако межзвёздного вещества вокруг
Солнца, сжавшись до уплощённых колец, посте-
постепенно, в течение сотни миллионов лет, образовало
сгустки — зародыши будущих планет. 4,5—
4,6 млрд лет назад Земля уже приняла те размеры
и форму, которые имеет и сейчас. Наша замеча-
замечательная, уникальная во многих отношениях пла-
Наша спиралевидная Галактика и её поперечный разрез.
нета — всего лишь одна из девяти планет Сол-
Солнечной системы. Диаметр Солнечной системы сос-
составляет 40 астрономических единиц (расстояние от
Земли до Солнца, равное 150 млн км).
Итак, частицы межзвёздного вещества различ-
различного размера, начиная от нескольких сантиметров
и кончая сотнями метров и более, — так
называемые планетезимали — слипались и обра-
образовывали планеты. Они подразделяются на две
группы: внутреннюю, расположенную ближе к
Солнцу и состоящую из четырёх планет —
Меркурия, Венеры, Земли и Марса, и внешнюю —
включающую Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и
Плутон. Между Марсом и Юпитером находится
29
Энциклопедия для детей
пояс астероидов — источник практи-
практически всех метеоритов, которые па-
падали, падают и будут падать на Землю.
Именно метеориты являются свидетелями рож-
рождения Солнечной системы, т.к. могут быть тем
веществом, которое осталось после того, как из
планетезималеи были образованы планеты. Су-
Существует гипотеза, что астероиды — это обломки
десятой планеты, названной Фаэтоном и погибшей
при какой-то космической катастрофе. Однако
вряд ли они являются обломками разрушенной
планеты, т.к. общая масса астероидов оказывается
намного меньше расчётной массы планеты, кото-
которая могла бы находиться на орбите между Марсом
и Юпитером. Астероиды часто имеют неправиль-
неправильную угловатую форму, их размеры достигают сотен
километров в поперечнике (например, Церера —
767 км, Паллада — 483 км, Веста — 385 км), но
могут быть и гораздо меньше — несколько
километров. Исследователи полагают, что общее
количество астероидов, которое можно обнару-
обнаружить, составляет около 150 тыс. Иногда астероиды
могут приближаться к Земле, если их орбиты
пересекают орбиту нашей планеты. Так, в 1993 г.
астероид Икар прошёл в опасной близости от
Земли.
II Образование вр'ащающегося^длощёукогр-диска и сгущений планетезималеи
межзвездное вещество волны сжатия
I Взрыв сверхновой звезды
Образование зародышей планет путём слипания планетезималеи
Образование Солнечной системы.
30
Земля среди планет Солнечной системы
КОСМИЧЕСКИЕ
«БРАТЬЯ» И «СЕСТРЫ»
ЗЕМЛИ
Все планеты обращаются вокруг Солнца по эллип-
эллиптическим орбитам, которые очень близки к ок-
окружности. Все они вращаются в одну сторону,
причём в ту же сторону медленно вращается и
Солнце. От почти круговых орбит остальных пла-
планет отличается своей вытянутостью лишь орбита
Плутона. Согласованность движения почти всех
планет вокруг своих осей нарушает лишь Венера,
которая вращается в обратную сторону вокруг сво-
своей оси, и Ураном, как бы лежащим «на боку», т.к.
ось вращения этой планеты располагается в плос-
плоскости её орбиты. Венера задаёт нам великую загад-
загадку, и для того, чтобы разгадать её, выдвигалось
много гипотез. Большинство учёных сходятся во
мнении, что вращаться в обратную сторону эта
планета стала не сразу, а спустя какое-то время
после возникновения, возможно, от столкновения
с каким-то крупным космическим телом.
Согласованное вращение всех (кроме двух)
планет и Солнца подтверждает гипотезу одно-
одновременного формирования всей Солнечной сис-
системы из единого газопылевого облака. Внутренние
планеты, или планеты земной группы, срав-
сравнительно небольшие и состоят в основном из
силикатов (минералов, в состав которых входит
кремний) и железа. По некоторым показателям
Земля имеет наибольшее сходство с Венерой. У них
близкие массы, радиусы, средняя плотность, но
очень сильно различаются периоды вращения
вокруг собственной оси: у Земли — одни сутки
B4 ч), а у Венеры — 243. Различается и средняя
температура на планетах. На Земле она составляет
+4° С, а на Венере 1-467° С. Это — благодаря
очень плотной атмосфере на Утренней звезде, как
называют нашу ближайшую «родственницу» в
Солнечной системе (в средних широтах Венера
видна на небе утром, при восходе Солнца).
Венерианские облака состоят из капелек серной
кислоты и углекислого газа. Атмосферное дав-
давление на Венере такое, какое существует на Земле
в океанах на глубине около 1 км. Из-за плотных и
мощных облаков «сестру» Земли начали изучать с
помощью космических аппаратов радиолокацион-
радиолокационными методами. Первые сенсационные результаты
были получены советскими автоматическими стан-
станциями «Венера». Более детальные исследования
(например, атмосферы и грунта) проводились с
помощью спускаемых аппаратов. Сейчас состав-
составлены подробные карты Венеры, которая обладает
некоторыми чертами сходства с Землёй: сильно
расчленённым рельефом, обширными пониже-
понижениями, напоминающими впадины, в которых
располагаются земные океаны. Там, так же как и
на Земле, есть крупные вулканы, плато (невысокие
плоскогорья с крутыми склонами), холмистые
равнины, глубокие ущелья. Не исключено, что и
сейчас на Венере извергаются вулканы, и сера,
присутствующая в атмосфере, являет-
является продуктом этих извержений.
Меркурий расположен ближе всех
к Солнцу, и это одна из самых маленьких планет
Солнечной системы — с радиусом меньше полови-
половины земного. Меркурий напоминает Луну; он весь
изрыт кратерами — следами падения метеоритов.
Гелиево-водородная атмосфера Меркурия чрезвы-
чрезвычайно разрежена, а температура поверхности
колеблется от —173° до +430° С.
Марс — самая дальняя от Солнца планета
внутренней группы, он вдвое меньше Земли, так
же быстро вращается вокруг своей оси и так же,
как у Земли, его экватор наклонён по отношению
к орбите.
Именно поэтому мы наблюдаем на Марсе смену
времён года, когда в полярных областях появ-
появляются белые шапки снега, состоящего из угле-
углекислоты и воды. Атмосфера Марса очень разреже-
разрежена и состоит в основном из углекислого газа, а на
поверхности температура изменяется от —140°
до —28° С. Знаменитые каналы Марса, о которых
столько было разговоров в прошлом, представляют
собой высохшие русла каких-то потоков. Следова-
Следовательно, когда-то по поверхности Марса текла
какая-то жидкость. А другие «каналы» — это
грандиозные ущелья глубиной 10 км, протя-
протягивающиеся на тысячи километров. Таких при-
природных образований на Земле нет. На Марсе есть
гигантские вулканы, например Олимп (высота его
21 км, а диаметр основания вулканического
конуса — 600 км).
У Меркурия и Марса имеется слабое магнитное
поле, а вот наличие его у Венеры вызывает
сомнения (если оно и есть, то очень слабое).
Внутренние планеты небогаты спутниками. Луна
сопровождает Землю, а у Марса даже две свои
«Луны» — изрытые кратерами, неправильной
формы глыбы спутников, Фобоса и Деймоса, один
из которых вращается вокруг своей оси в
направлении, противоположном вращению Марса
и другого спутника, что также является загадкой.
За поясом астероидов, дальше от Солнца,
располагаются планеты внешней группы — плане-
планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, пора-
поражающие своими размерами, а также Плутон.
Радиус Юпитера, например, в 11 раз больше
земного, Сатурна — в 9, Урана — в 4, Нептуна —
почти в 4 раза, и только Плутон в 2 раза меньше
Земли. Уже в 1973 г. космические аппараты
начали исследовать Юпитер, и с тех пор челове-
человечество получило «портреты» не только всех планет
внешней группы, но и их спутников, которых у
Юпитера 16, у Сатурна — 23, у Урана — 15 и у
Нептуна — 2. Четыре спутника Юпитера были
открыты ещё в 1610 г. Галилеем, и сейчас они
носят название Галилеевых спутников. Размеры
их впечатляют. Так, Ганимед, самый большой
спутник Юпитера, имеет радиус 1892 км, а Титан,
спутник Сатурна, — 2575 км. Эти спутники были
изучены с американской автоматической межпла-
межпланетной станции «Вояджер-2», запущенной
31
Энциклопедия для детей
ЗАГАДОЧНАЯ ПЛАНЕТА ФАЭТОН
У древних греков есть миф о Фазтоне. Однажды Фазтон,
сын бога Солнца Гелиоса, попросил отца позволить ему
хотя бы один раз управлять золотой колесницей Солнца, в
которой Гелиос совершает свой ежедневный путь по небес-
небесной дороге и к вечеру опускается в священные воды Океа-
Океана. Но Фазтон не был бессмертным богом. Он был рождён
смертной нимфой Клименой, дочерью морской богини Фе-
Фетиды, и тоже был смертен. Фазтон потерял путь среди не-
небесных созвездий, а кони, почувствовав слабую руку воз-
возничего, понесли, и огненная колесница приблизилась к Зем-
Земле. Пламя от солнечной колесницы охватило Землю. Горят
леса, горят горы, от пожара трескаются скалы, закипает
вода в морях и реках. Гибнут рыбы, дельфины, тюлени, па-
падают сожжённые птицы, сгорают звери. Погибают города и
целые племена... Моря и океаны выкипают и превращаются
в песчаные равнины. Взмолилась тогда Гея, богиня Земли,
и попросила защиты у повелителя богов Зевса-громоверж-
Зевса-громовержца. Разгневанный Зевс, чтобы спасти Землю от гибели,
поразил молнией колесницу Гелиоса. А Фазтон, с охва-
охваченными пламенем кудрями, пронёсся по небу и упал на
краю ойкумены в воды далёкой северной реки Эридан.
Не случайно возникла эта красивая легенда. Ещё древне-
древнегреческий философ Платон в IV в. до н.э. понимал, что в
мифе о Фаэтоне содержатся указания на действительно
происшедшие события. Но какие же события послужили ос-
основой для сказания о Фазтоне и где они произошли? В При-
Прибалтике до сегодняшнего дня сохранились воронки идеаль-
идеально круглой формы. В одной из них было найдено несколь-
несколько осколков железного метеорита. Это свидетельствует о
том, что воронки образовались при падении небесного тела
и представляют собой кратеры. Валы вокруг кратеров сло-
сложены обломками, выброшенными из воронок. Кратеры
находятся на острове Сааремаа в Балтийском море. Так бы-
были найдены «могила» Фаэтона и мифологическая река Эри-
Эридан. Катастрофа, происшедшая здесь, послужила источни-
источником для создания античного мифа. Ведь в то время
Рижского залива не существовало и река Западная Двина
впадала в море недалеко от современного острова Сааре-
Сааремаа. Побережье же Балтийского моря для древних греков
было ччуждым прибрежьем».
20 августа 1977 г., причём отклонений от рассчи-
рассчитанной траектории практически не было. Так,
например, при его подлёте к Нептуну (а расстояние
от Земли до Нептуна равно 30 астрономическим
единицам), отклонение составило 30 км по рас-
расстоянию и 1,4 с по времени — поистине
феноменальное достижение. Исследования пока-
показали, что не только у Сатурна, а практически у всех
внешних планет есть кольца, каждое из которых
состоит в свою очередь из тысяч отдельных
колечек, образованных мельчайшими обломками
и пылью, вращающимися вокруг планеты.
Огромные внешние планеты обладают большой
массой, но низкой плотностью. Они вращаются
вокруг своих осей с высокими скоростями и из-за
этого сильно сплюснуты в районе полюсов. Сила
притяжения у этих гигантов такова, что в
состоянии удержать гелий и водород, которые
исчезли с относительно небольших планет земной
группы. Все планеты внешней группы в большей
части своего объёма газо-жидкие в отличие от
практически полностью твёрдых планет внут-
внутренней группы. Внешние оболочки планет-ги-
планет-гигантов образованы толщей газовых вихрей, дос-
достигающей 15 тыс. км и состоящей из водорода,
гелия, метана, аммиака. По-видимому, эти же
газы, но в твёрдом состоянии в виде льда, слагают
и более удалённые от поверхности части внешних
планет, хотя частично они могут находиться и в
жидком виде. Тем не менее предполагается, что во
внутренних частях планет внешней группы, где
давление велико, содержатся силикаты и металлы,
которые скорее всего находятся в жидком сое-
Пояс астероидов
Меркурий
Венера
Земля
Марс
32
Земля среда планет Солнечной системы
тоянии благодаря очень высокой температуре. Не
исключено, что на большой глубине водород может
находиться в необычном «металлическом» сос-
состоянии.
И Юпитер, и Сатурн излучают в космическое
пространство гораздо больше тепла, чем они
получают от Солнца. На Юпитере открыты такие
загадочные явления, как, например, Большое
красное пятно. Оно имеет диаметр 40 тыс. км и
размерами превышает несколько таких планет,
как Земля. Это пятно (как, впрочем, и похожие
явления на другой планете — Сатурне) представ-
представляет собой вращающийся против часовой стрелки
грандиозный вихрь, обладающий довольно устой-
устойчивой, хотя и несколько изменяющейся формой.
На некоторых спутниках планет внешней
группы известны вулканы, выбрасывающие газ
(газовые вулканы). На Ио, сравнительно молодом
спутнике Юпитера, зафиксированы истечения
газа, излияние серной лавы по крайней мере из
восьми действующих вулканов. На Энцеладе,
спутнике Сатурна, обнаружены вулканы, выбра-
выбрасывающие струи жидкости, а сам спутник состоит
из замёрзших газов. На спутнике Юпитера,
ледяной Европе, состоящей из замёрзшей воды,
аммиака и метана, хорошо видны огромные
трещины и расколы. Самая дальняя от Солнца
F млрд км) планета — это Плутон, она совсем
маленькая, возможно потому, что полностью
потеряла газовую оболочку и представляет собой
лишь сохранившуюся внутреннюю часть некогда
крупной планеты. За Плутоном кончается Солнеч-
Солнечная система.
Картина бедствий, происшедших в результате катастро-
катастрофы, передана авторами легенды чрезвычайно красочно и
образно. Именно такие катастрофические явления
действительно наблюдаются при падении крупных
метеоритов и других небесных тел на Землю. Согласно
последним исследованиям, метеорит упал в Прибалтике
около 2,6 тыс. лет назад. И эта дата как раз укладывается в
интервал исторических событий, описанных в легенде.
В истории Земли метеориты и другие небесные тела не
раз падали на нашу Землю и оставляли на ней свои следы.
С катастрофическими явлениями связаны вымирания круп-
крупных сообществ растительного и животного царств и опусто-
опустошения огромных территорий. Падение астероида на рубе-
рубеже мела и палеогена, как считают современные учёные, ви-
виновато в гибели динозавров и других представителей орга-
органического мира. Но самая крупная катастрофа в истории
Солнечной системы, а значит, и Земли произошла в далё-
далёком докембрии, и связана она была с разрушением плане-
планеты Фаэтон. Эта планета возникла одновременно с планета-
планетами Солнечной системы и существовала 2 млрд лет. Она на-
находилась между Марсом и Юпитером, имела такие же, как
у Земли, ядро, мантию и кору. Однако около 4,6—
4,7 млрд лет назад в один из периодов вхождения Солнца
а струйные потоки Галактики началось разрушение Фаэто-
Фаэтона. Пролетавшая рядом звезда нарушила устойчивую
форму планеты, что послужило причиной её распада.
Столкновения обломков Фаэтона с галактическими коме-
кометами струйных потоков привели к полному разрушению
ядер комет, а их вещество испарилось и рассеялось, пере-
перемешавшись с астероидным материалом. Разрушение Фаэто-
Фаэтона сопровождалось также выбросом в межпланетное прос-
пространство огромного количества твёрдого и расплавленного
планетного материала и кометных газов. Метеориты,
поступающие сегодня из астероидного пояса, представляют
собой остатки того вещества, которое сформировалось и
отвердело 4,4—4,7 млрд лет назад.
Сатурн
Плутон
Нептун
Уран
Планеты Солнечной системы.
Энциклопедия для детей
НЕПОВТОРИМАЯ
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
Наша планета — Земля — неповторима, несмотря
на то что планеты открыты в настоящее время и у
ряда других звёзд. Уникальность Земли заключа-
заключается прежде всего в том, что на ней живём мы,
разумные люди, появление которых является вер-
вершиной эволюции жизни. А следы жизни были
обнаружены в горных породах, возраст которых —
3,6 млрд лет. Сама же проблема возникновения
жизни до сих пор не решена. Иными словами, не
прошло и миллиарда лет с момента образования
планеты, а жизнь на ней уже существовала, име-
имелись атмосфера и гидросфера. Близкие наши «род-
«родственники», другие планеты земной группы —
Меркурий, Венера и Марс, хотя и похожи на
планету Земля, но отличаются от неё полной без-
безжизненностью .
Почему же Земля настолько уникальна, что в
космическом пространстве вокруг неё нет ничего
подобного? Это не простой вопрос. Только изучив
внутреннее строение планеты, историю её фор-
формирования, химический состав, развитие оболочек
Земли (включая мантию, литосферу, гидросферу,
атмосферу и биосферу), структуру и эволюцию
земной коры и ещё много других вопросов, мы
сможем приблизиться к пониманию причин,
сделавших планету Земля столь уникальной. По
существу этими проблемами и занимается наука
геология, название которой дала древнегреческая
богиня Земли Гея.
У Земли есть ядро, внешняя часть которого
находится в жидком состоянии, а внутренняя,
будучи твёрдой, обладает очень большой плот-
плотностью. Земная кора уникальна по своему гра-
гранитно-метаморфическому слою (см.ст. «Строение
земной коры континентов и дна океанов»), по
химическому составу и тем полезным ископаемым,
без которых человечество не смогло бы достичь
столь впечатляющего прогресса. За счёт выделения
газов из мантии (оболочки, расположенной между
земной корой и ядром Земли) образовались
первичные гидросфера и атмосфера, без которых,
как, впрочем, и без Солнца, не возникла бы
биосфера. Но для этого Земле надо было образо-
образоваться именно на таком расстоянии от Солнца, на
котором она находится, т.е. 150 млн км. Ни
дальше, ни ближе. Это расстояние создаёт наиболее
благоприятные условия для температурного ре-
режима земной поверхности, чтобы не было ни
слишком холодно, ни слишком жарко и могла
существовать вода.
Земле надо было возникнуть таким образом,
чтобы достаточный запас радиоактивных элемен-
элементов служил горючим для поддержания работы
Образование Земли из планетезималей,
непрерывно падающих на зарождающуюся планету
под влиянием притяжения её растущей массы. В разрезе
видны металлическое ядро и каменная оболочка, а также
рой планетезималей вокруг Земли и зародыш Луны.
гигантской тепловой машины, которой и является
наша планета. Земля имеет также наиболее
подходящий радиус, такой, который позволяет
веществу мантии медленно перемешиваться, а
внешней части ядра — сохраняться жидкой, что в
свою очередь создаёт над Землёй защитное маг-
магнитное поле. Другую защиту для биосферы создаёт
озоновый слой, не пропускающий к Земле губи-
губительное для всего живого ультрафиолетовое излу-
излучение. Сочетания подобных условий нет больше ни
на одной планете земной группы, не говоря уже о
внешних планетах.
В такой небольшой статье нет возможности
говорить более подробно обо всех планетах Солнеч-
Солнечной системы, чертах их сходства с Землёй и
отличиях от неё. Нам хотелось только подчерк-
подчеркнуть, какое место занимает Земля в ряду других
планет и в нашей Вселенной. Несмотря на всю
заурядность Солнца как самой рядовой звезды и
ничтожные размеры Земли на фоне грандиозности
Вселенной, наша планета имеет для всех людей,
населяющих её, исключительно важное значение,
ибо в наблюдаемой части мирового пространства
другое небесное тело, подобное Земле, пока
неизвестно.
Земля среди планет Солнечной системы
ВНУТРЕННЕЕ
СТРОЕНИЕ
НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ
«АНКЕТА»
НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ,
ИЛИ ЧТО МЫ ТВЁРДО
ЗНАЕМ О ЗЕМЛЕ
Сегодня мы твёрдо знаем о той планете, на
которой обитает человечество, что её средний
радиус составляет 6371 км. Однако в плоскос-
плоскости экватора он чуть больше — около 6378 км, а
расстояние от центра Земли до полюса — меньше,
почти 6357 км.
Поверхность Земли — 510 млн км2, из которых
71% занимает океан, а остальное — суша. Может
быть, вообще нашу планету правильнее было бы
называть Океаном, раз уж земли на Земле
значительно меньше?
Объём земного шара обозначается таким числом
кубических километров, которое оканчивается
двенадцатью нулями. Каждый кубический метр
материала, из которого состоит Земля, в среднем
весит чуть больше 5,5 т. Так что, если бы некоему
великану удалось поместить планету на испо-
исполинские весы, она «потянула» бы на шесть с
двадцать одним нулём тонн!
Во внутреннем составе планеты преобладает
железо — его почти 35%; затем идёт кислород
(около 30%), потом — кремний A5%) и магний
A2%). Но это в среднем.
За 4,6 млрд лет существования Земли сила
тяжести увлекла вглубь более тяжёлые породы, а
более лёгкие оставила ближе к поверхности. Такой
♦сортировке» помогал и жар земных недр — в
самой середине Земли температура от 5000 до
6000° С. Поэтому тело планеты стало неоднород-
неоднородным и по физическим свойствам, и по химическому
составу. В сердцевине находится ядро планеты; оно
окружено мантией, а поверх всего — земная кора.
О том, как людям стало известно всё это, мы
сейчас и расскажем.
ФОРМА И РАЗМЕРЫ
ЗЕМЛИ
Мы живём на огромном шаре. Лучшие умы челове-
человечества начали об этом догадываться, отказываясь
от представлений о «плоском, как блин», мире,
очень давно. Ещё древнегреческий математик Пи-
Пифагор (VI в. до н.э.) высказывал мысль о шаро-
шарообразности нашей планеты.
Внутреннее строение Земли.
Он же довольно робко предположил, что Земля
делает «вокруг себя» оборот между восходом и
заходом светила один раз (т.е. за сутки), а за 365
дней огибает Солнце, — теперь мы называем это
годом. Сегодня всё это доказано наукой, а 2500 лет
назад подобное мог предположить только гени-
гениальный учёный.
Но подтвердить эту смелую гипотезу тогда ещё
было невозможно: слишком мало фактических
сведений накопили люди к тому времени. Первые
подлинно научные свидетельства шарообразности
Земли представил великий древнегреческий фило-
философ Аристотель (IV в. до н.э.). Наблюдая лунные
затмения (а они происходят потому, что Земля на
время оказывается между Солнцем и Луной), он
следил за тенью, отбрасываемой Землёй на Луну.
Какой бы стороной ни была повёрнута к Луне
Земля, эта тень всегда круглая. А какое тело в
любом положении отбрасывает круглую тень?
Шар. Значит, планета наша имеет шарообразную
форму — к такому заключению пришёл Аристо-
Аристотель. (Необходимо отметить, что до Аристотеля
халдеи — племена, обитавшие в Южной Месопо-
Месопотамии, — наблюдали лунные затмения и обращали
35
Энциклопедия для детей
1
«ТОТ, КТО СПЛЮСНУЛ
ПЛАНЕТУ»
Т%ля того чтобы выяснить, сплющена ли наша планета у
фшфюлюсов или имеет форму правильного шара, нужно
было сравнить длину отрезка меридиана около экватора с
длиной такого же отрезка как можно ближе к полюсу. И
в 1735—1736 гг. две французские экспедиции отправились
в разные концы земного шара, чтобы провести эти
измерения.
Значительная часть экватора проходит по океанским
водам, а подобные измерения на воде в XVIII в. учёные
вести не умели. В Восточном полушарии по суше экватор
проходит через Африку с её джунглями, которые тогда
ещё ни разу не посещались европейцами, и через остров
Борнео (Калимантан), где сохранялось людоедство.
Пришлось остановиться на Западном полушарии,
освоенном цивилизацией. Туда отправилась экспедиция во
главе с астрономом Шарлем Кондамином.
Кондамин и его спутники в 1736 г. высадились на
тихоокеанском побережье Южной Америки, в тогдашней
испанской колонии Перу. Вскоре они углубились в горную
страну Анд и, проводя тщательные измерения, стали
продвигаться к самому экватору. По дороге
путешественникам пришлось пробираться через
непроходимые тропические леса и преодолевать бурные
реки. Высокая влажность, жара и лихорадка досаждали
учёным, покинувшим уютные парижские кабинеты ради
познания планеты, на которой мы живём.
В горах исследователей ждал мир вечных снегов и
льдов. Путешественники мёрзли, порой из-за метели они
неделями вынуждены были не выходить из палаток, оста~
ваясь без огня и горячей пищи.
В довершение бед индейцы приняли их за
авантюристов, искателей клада, будто бы спрятанного в
здешних краях от алчных испанских завоевателей.
Столкновение было нешуточным: один из исследователей
погиб под градом камней, которыми их забросали
туземцы... Учёным не давали шагу ступить без
повседневного надзора испанских офицеров, но как раз в
это время Англия вступила в войну с Испанией, и военных
в надзирателей» отозвали в действующую армию, так что
научные работы надолго прервались. Словом, на всё это
ушло более восьми лет.
ь Участники экспедиции возвращались в Европу порознь.
ЩНеугомонный Кондамин решил всесторонне и исчерпы-
<■ веющим образом изучить неизведанные края, до которых
он добрался. Он проплыл на плоту по великой Амазонке
чуть ли не от самых истоков и вплоть до её впадения в Ат-
Ылантический океан!
w Чего только не привёз учёный с собой во Францию...
' Например, образцы каучука и описание того способа,
которым индейцы делали из него непромокаемую обувь.
Собранные Кондамином гербарии, коллекции бабочек и
чучела неведомых зверей произвели в Париже настоящую
сенсацию. Книга, в которой учёный описывал свои при-
приключения, была переведена на многие языки и
повсеместно вызывала большой интерес.
(Направившаяся в холодную Скандинавию экспедиция
во главе с Пьером Луи Мопертюи также не обрела там
райской жизни. На берегах негостеприимной реки Торнио,
отделяющей Швецию от Финляндии, болотистые зыбкие
" трясины, ледяной непрестанный дождь, непроглядный
туман, таёжное бездорожье и тучи мошки надолго стали
, повседневными условиями их работы.
Ш Короткое северное лето быстро кончилось, река, по
^которой двигались путешественники, стала замерзать.
Началась долгая полярная ночь с невиданным для южан
северным сиянием.
t Полгода работы в таких условиях показались
щвечностью. На обратном пути пришлось задержаться в
36
внимание на форму тени, которую при этом Земля
отбрасывает на Луну.)
Аристотель приводил и другие доказательства
шарообразности Земли. Одно из них — то, что при
движении на север или на юг мы видим в небе над
собой уже другие созвездия.
За 250 лет до нашей эры древнегреческий
учёный Эратосфен Киренский, хранитель круп-
крупнейшей в античном мире Александрийской биб-
библиотеки в Египте, уже решился измерить Землю.
Он знал, что в городке Сиена (ныне он
называется Асуан), расположенном точно к югу от
Александрии, у первых порогов Нила, в день
летнего солнцестояния Солнце, находясь в зените,
освещает дно одного очень глубокого колодца. А
на севере Египта, в его столице, в тот же момент
оно отстоит от зенита на 1/50 (запомним эту дробь)
долю окружности. Следовательно, расстояние
между этими городами составляет 1/50 долю
земной окружности, или 7°12' долготы. А в мерах
длины эту дистанцию он приблизительно опреде-
определил по тому, за сколько времени её преодолевает...
верблюжий караван — других «измерительных
приборов» в то время ещё не было. Оказалось, что
расстояние равно 5 тыс. египетских стадий, а одна
стадия — немного меньше 160 м. Значит, от
Александрии до Сиены около 800 км, окружность
же всей планеты в 50 раз больше — около
40 тыс. км. А любой, знакомый с геометрией, по
длине окружности может вычислить её радиус. Он
в данном случае равен 6311 км.
Можно возразить, что это неправильно, —
окружность Земли по экватору составляет почти
40 100 км. А средний её радиус, как известно,
6371 км. Знаменитый Эратосфен километров на
шестьдесят ошибся... Однако если учесть, какими
«приборами» (колодец + верблюд) он пользовался,
то надо признать, что для своего времени вывод
древнегреческого учёного был довольно точным.
Этот момент можно считать днём рождения
теоретической геодезии — науки о форме Земли.
А немного позднее появилась и геофизика — наука
о её строении, развитии, физических процессах,
происходящих в теле планеты (ведь не зная
размеры Земли, нельзя судить о её плотности,
массе и других характеристиках). Результаты,
полученные Эратосфеном, «продержались» целое
тысячелетие... Лишь в 827 г. н.э. астрономы,
трудившиеся в Багдадской обсерватории халифа
аль-Мамуна (он был сыном Гаруна аль-Рашида,
известного по арабским сказкам «Тысяча и одна
ночь», и сам занимался науками), немного
подправили величину радиуса планеты, давным-
давно определённую библиотекарем из Алек-
Александрии.
...Шар-то шар, но не совсем правильный.
Понимал это ещё знаменитый математик Архимед
(III в. до н.э.), друг Эратосфена. Он учитывал, что
есть на Земле высокие горы, есть равнины и
глубокие провалы; значит, идеальным шаром она
быть не может. Он первым предложил термин
«сфероид» — фигура, близкая к сфере, но не
совсем идеальный шар...
Земля среди планет Солнечной системы
Идея «непогрешимой» шарообразности пла-
планеты не была полностью отвергнута ещё очень
долго. Даже не принимая на веру догадки
античных мыслителей, европейские учёные счи-
считали, что Земля — правильный шар. Так было до
самого конца XVII столетия, когда англичанин
Исаак Ньютон и голландец Христиан Гюйгенс
нашли физические опровержения того, что Земля
имеет форму правильного шара: раз тело долго и
быстро вращается, значит, оно должно быть
сплющено сверху и снизу. Ведь центробежные
силы на экваторе действуют сильнее, чем у
полюсов. И расстояние от полюса до полюса
(полярный диаметр) будет короче, чем диаметр
Земли в плоскости экватора. Это следует из законов
физики, а им подчиняется весь материальный мир.
В 1680 г. Ньютон подсчитал, что наша планета
сплющена вдоль оси вращения на 1/230 долю этой
оси. Как ни велик был авторитет знаменитого
учёного, следовало проверить его вычисления на
практике. И в 1734 г. французские исследователи
во главе с астрономом Жаком Кассини отправились
измерять длину земного меридиана на север — от
Парижа до Дюнкерка, города у пролива Па-де-
Кале, и на юг — от Парижа до Перпиньяна на
берегу Средиземного моря. Это расстояние по-
побольше, чем между Александрийской библиотекой
и Сиенским колодцем в Египте, и точность
крошечном шведском посёлке не берегу Ботнического
залива, пока туда не зашёл парусник и не взял
путешественников на борт.
Зато в Париже их ждал подлинный триумф. Ещё бы:
наконец была окончательно доказана правота Ньютона —
Земля действительно оказалась сжатой с полюсов.
Остроумный Вольтер, к которому прислушивалась вся
образованная Европа, * присвоил» мужественному
Мопертюи почётное * звание» — « Тот, кто сплюснул
планету». Учёного даже изобразили на специально отче-
отчеканенной медали — в меховрй одежде, в одной руке
держит палицу Геракла, а в другой — сплющенную
Землю.
...Может возникнуть недоумение: что же это, просто
конец схоластического спора, не имеющего никакого
практического значения} Всё это любопытно, но какой от
этого прок? Ответ был готов у того же Мопертюи: «Если
построить карту по градусам, вычисленным в своё время
Кассини и другими сторонниками «лимоноподобной»
Земли, то мореплаватель, который, пользуясь ею,
пересечёт Тихий океан по экватору, ошибётся на...
300 км. А сколько случилось кораблекрушений и
вследствие куда меньших ошибок».
...Итак, форма Земли — не правильный шар и не
вытянутая к полюсам «дыня», а сфера, несколько
сплюснутая «сверху» и «снизу» в результате вращения.
Караван верблюдов, пересекающий пустыню, «помог» знаменитому Эратосфену измерить Землю.
37
Энциклопедия для детей
измерений была уже выше. И всё-таки
ошибок оказалось тоже немало.
Сплющена ли Земля с полюсов,
оставалось неясным (а если да, то насколько?). В
век Просвещения так обстоять дело не могло, и
Парижская академия наук послала ещё две
экспедиции. Одну возглавил астроном Шарль
Кондамин; она работала в Южной Америке. А
другую — Пьер Луи Мопертюи; ей «достался»
север Европы — скандинавская Лапландия.
После нескольких лет странствий в тяжёлых
условиях Андского высокогорья и скандинавской
тундры учёные привезли свои ценнейшие данные
в Париж (Мопертюи в 1737 г., а Кондамин в
1742 г.). Здесь их обработал Кассини, и был сделан
окончательный вывод: Ньютон прав, расстояние от
центра Земли до экватора больше, чем до полюса!
...Итак, сегодня очевидно: наша планета не-
немного сплющена с полюсов, поэтому её эквато-
экваториальный радиус больше, чем у идеального шара,
а вдоль оси вращения радиус Земли на 5 км
меньше, чем у правильной геометрической сферы.
Но до сих пор мы всё время говорили только о
том, что специалисты называют фигурой Земли,
т.е. о форме планеты. Пора заглянуть себе «под
ноги»...
ЗЕМНАЯ КОРА
Подлинной наукой о Земле стала геология, ро-
родившаяся лишь в конце XVIII в. Тогда «отец
английской геологии» Уильям Смит предложил
определять возраст земных слоев по включённым
в них окаменелым остаткам вымерших животных
и растений, как это делают специалисты и по сей
день. Тем самым Смит основал стратиграфию —
науку о слоях земной коры.
Его немецкий коллега Абраам Готлоб Вернер
показал, как надо сравнивать различные слои
горных пород по определённым ископаемым,
залегающим только в них, а не в слоях, лежащих
выше или ниже. Именно он «поручил» геологии
быть наукой о строении, происхождении и раз-
развитии Земли.
Сейчас такое сравнение слоев по ископаемым
остаткам кажется вполне очевидным, но тогда
явилось открытием, позволявшим геологам во всех
странах мира приступить к исследованиям, ре-
результаты которых могли быть сопоставлены между
собой. Так что за следующие полтора века ученики
и коллеги Вернера собрали множество данных о
физической и химической природе верхней части
нашей планеты — земной коры, на которой,
собственно, и расположилось человечество.
Катастрофические землетрясения несут гибель людям и городам.
38
Земля среда планет Солнечной системы
Около 120 лет назад австрийский геолог Эдуард
Зюсс скорее догадался, чем доказал: планета по
своему строению подобна... луковице. Она состоит
из концентрических (имеющих общий центр)
слоев, уплотняющихся по мере приближения к
центру.
Самый верхний из них — это земная кора. С ней
человечество довольно неплохо знакомо: ведь это и
есть тот внешний твёрдый слой планеты, на
котором люди живут, откуда добывают полезные
ископаемые, который (хотя бы на глубину несколь-
нескольких километров) в разных местах пронизало
множество глубоких скважин.
Надо сказать, что земная кора не всюду
одинакова. Наиболее существенно отличаются её
континентальные участки от океанических. Ока-
Оказывается, мощность (толщина) коры под континен-
континентами в среднем составляет около 35—40 км. Там,
где на суше громоздятся молодые высокие горы,
она часто достигает 50 км и более. Под Альпами
кора «утолщается» до 70 км, а под великими
Гималаями — до 90 км. А вот под океанами кора
«тоненькая» — в среднем около 7—10 км, а кое-где
(например, в Тихом океане — у Гавайских островов
или у острова Пасхи) — всего 5 км. Очевидно, что
до поверхности, отделяющей кору от мантии, на
суше довольно далеко, а на морском
дне — как бы рукой подать.
Но как учёные узнали обо всём
этом? Раз заглянуть в самые глубины Земли мы
пока ещё не можем, попробуем обратиться за
помощью к естественным силам природы —
например, к землетрясениям. Конечно, это страш-
страшное стихийное бедствие. Наиболее сильные из них
уносят десятки, даже сотни тысяч человеческих
жизней, причиняют колоссальный материальный
ущерб.
Но помимо этого для геофизика землетрясения
служат, по словам известного русского сейсмолога
Бориса Борисовича Голицына A862—1916), фо-
фонарём, на мгновение освещающим лежащие во
тьме недра. Конечно, «слоны» и «киты», которые,
по представлениям древних, пошевеливаясь, со-
сотрясают Землю, до наших дней не дожили. Сейчас
мы знаем: колебания поверхности планеты вы-
вызываются растрескиванием, разламыванием, «рас-
«распарыванием» геологических слоев, которые не
выдержали накопившегося давления и напря-
напряжения.
Такое явление может возникнуть под воздейст-
воздействием даже совсем слабой силы — как та соломинка
из поговорки, которая переломила спину верблю-
Энциклопедия для детей
да; только вот такой «верблюд» сперва
должен быть чем-то нагружен почти до
предела.
И вот большой блок или целый слой земной
коры «не вытерпел», нагрузка превысила его
прочность, и он как бы лопнул. Законы физики
велят ему немедленно искать новое положение
равновесия, в котором породы могли бы выдержи-
выдерживать нагрузку. Он смещается, при этом на свободу
вырывается огромная энергия, ранее бывшая
потенциальной, и вдруг ставшая кинетической
(т.е. энергией движения). И побежали по коре во
все стороны сейсмические волны, от которых
закачалась поверхность Земли. Землетрясение!..
Это не такая уж редкость, как может показаться
на первый взгляд. Ежегодно во всём мире
случается не меньше 100 тыс. землетрясений —
таких, которые в состоянии ощутить не только
чуткие приборы, но и органы чувств человека, не
столь восприимчивые. А если считать и совсем
слабые землетрясения, то в год их бывает,
наверное, около 1 млн.
Сейсмические волны можно уподобить тем
колебаниям, которые распространятся по рельсу,
если его ударить молотом. Существуют два
основных вида сейсмических волн. К первому
относятся так называемые продольные волны,
которые распространяются, колеблясь вперёд и
назад, в том же направлении, в каком бегут сами.
Они то сжимают, то растягивают вещество, в
котором движутся. (Так же ведут себя, например,
всем известные звуковые волны.) А другой вид —
поперечные волны. Они передают свою энергию
перпендикулярно направлению собственного дви-
движения. В этом они подобны световым волнам.
Продольная волна движется быстрее, а попереч-
поперечная — медленнее. Поскольку мчатся волны с
различной скоростью, зависящей от физических
свойств породы, в которой они распространяются,
приходящая к нам волна способна рассказать
учёному немало любопытного, если только он
сумеет её расспросить. Но как это сделать?
В конце XIX в. англичанин Джон Милн,
живший в Японии, где землетрясения особенно
часты, сконструировал несложный прибор для их
регистрации. Это была простая деревянная рама,
укрепляемая на голом камне. К раме подвешена
тяжёлая гиря. Как только рама начинает вместе с
землёй качаться (а гиря остаётся неподвижной —
она играет роль отвеса, указывая направление к
центру Земли), несложное электрическое устройст-
устройство тут же отмечает это колебание. Так что ни один
подземный толчок, даже довольно слабо всколых-
всколыхнувший землю, незамеченным не останется.
Позднее этот прибор значительно усовершенс-
усовершенствовал Б.Б. Голицын, создавший сейсмограф того
типа, которым по существу пользуются и ныне.
Так вызванная землетрясением разрушительная
волна стала разведчиком глубин Земли.
Теперь на всей планете работают сотни научных
станций, оснащённых сейсмографами, которые и
днём и ночью регистрируют подземные толчки. Все
эти станции вместе взятые называются сейсмиче-
сейсмической сетью. Ежегодно на столы учёных ложатся
километры похожей на кардиограмму бумажной
ленты (её называют записью землетрясений),
кривые линии на которой говорят о силе толчков,
о скорости, с которой бежала возбуждённая
толчком волна...
...В 1909 г. на Балканском полуострове, около
города Загреба, произошло сильное землетрясение.
Тогда хорватский геофизик Андрия Мохоровичич,
изучая сейсмограмму, записанную прибором в
момент этого события, заметил, что примерно на
глубине 30 км скорость волн существенно увеличи-
увеличивается. Может быть, это явление сугубо местное?
Но нет, другие сейсмологи подтвердили: подобное
происходит на глубинах, близких к 30 км,
повсюду. Значит, существует некий раздел, огра-
ограничивающий снизу земную кору. Для обозначения
этого раздела ввели знакомый теперь научному
миру термин поверхность Мохоровичича (иногда
её также называют границей или разделом). А
поскольку многим эта славянская фамилия пока-
показалась слишком труднопроизносимой, то часто
говорят и пишут просто «Мохо», или даже
«поверхность „М">. Эта поверхность и есть та
нижняя граница, которая отделяет кору от того,
что под ней, т.е. от мантии Земли.
Не так давно сейсмограммы позволили уста-
установить, что кора толще всего там, где вздымаются
могучие горные хребты. Это потому, что у гор, как
показали исследования, есть свои... корни. И чем
выше гора, тем глубже в недра уходят её корни.
Горные вершины господствуют над окружаю-
окружающей их местностью, а их основания уходят
«корнями» в более глубокие слои. Возникает некое
подобие айсбергов: «лёгкие» горы словно плавают
в более плотных и тяжёлых породах, как ледяные
горы со своей огромной подводной (тоже неви-
невидимой) частью — по морям и океанам.
Континентальная и океаническая земная кора
отличаются не только по толщине, но и по составу.
Океаническую кору слагают два слоя — базаль-
базальтовый и осадочный. Базальты — это тёмно-зелёная
или даже чёрная силикатная порода, содержащая
кальций, натрий, магний и железо (иногда и
алюминий).
Откуда берётся океаническая кора? Она выде-
выделяется из самого верхнего слоя мантии, находя-
находящегося всего в 10—50 км под дном океана. Именно
там породы мантии расплавляются и оттуда по
трещинам поступают наверх, где, застывая, об-
образуют нижний — базальтовый — слой океаничес-
океанической коры.
Другое дело — континентальная земная кора.
Она тоже состоит из нескольких слоев. Верхний
слой сложен песчаниками, глинами, известня-
известняками. Главное её отличие от океанической коры —
наличие следующего слоя, образованного грани-
гранитами и метаморфическими (изменёнными под
влиянием высокой температуры и давления)
породами. Помимо этого — основного — слоя там
присутствуют осадочные породы (песчаники, гли-
40
Земля среди планет Солнечной системы
ны, известняки). Базальты или породы их напоми-
напоминающие слагают нижнюю часть континентальной
коры. Возраст у континентальной коры куда
солиднее — он превышает 3 млрд лет (у
океанической — не более 150—170 млн лет).
Желающим узнать, почему так происходит,
придётся прочитать статью «Глобальная тектоника
литосферных плит. Плавающие континенты».
МАНТИЯ ЗЕМЛИ
0 том, как «устроены» и из чего «сделаны» анут-
ренние области земного «шара», мы знаем не так
уж много: самая глубокая в мире скважина (а её
пробурили советские геологи на Кольском полуос-
полуострове) едва превышает 12 км. Это всего 0,2%
радиуса Земли! Образно говоря, мы прокололи
булавкой на глобусе лишь самый верхний слой его
краски...
И всё же мы знаем не так уж и мало. К счастью,
недра планеты можно изучать не только при
помощи бурения, а, как мы уже знаем, сейсмиче-
сейсмическими методами. Исследователи научились загля-
заглядывать глубоко в недра Земли, по косвенным
признакам судя о том, что видеть непосредственно
пока нам не дано. Так что же лежит непосредствен-
непосредственно под земной корой, по которой мы ходим?
Представления о внутреннем строении планеты
раньше были довольно примитивными. Древние
греки одними из первых задались вопросом: а что
же у нас под ногами на больших глубинах?
В их родном Средиземноморье нередко случа-
случались землетрясения. Почему они происходили? В
то, что тут виновны три мифических слона или три
черепахи, на которых якобы держится мир, уже
тогда верил далеко не всякий. Например, Аристо-
Аристотель считал, что земля трясётся, потому что в её
недрах... дуют мощные ветры. Наивно, конечно,
но всё-таки уже не «слоны» и «черепахи».
Древние римляне многие представления о Земле
позаимствовали от учёных греков. Но, живя
неподалёку от знаменитых вулканов — Везувия и
Этны, они долгое время склонны были возлагать
«вину» за подземные толчки на укрывшегося в
недрах бога — кузнеца по имени Вулкан. Когда он
на своей наковальне куёт оружие или подковы, всё
кругом сотрясается...
Конечно, сегодня подобные представления жи-
живут только в сказках. Весь долгий путь познания,
приведший к современным представлениям о
внутреннем строении нашей планеты, здесь не
стоит описывать. Скажем только, что под корой
укрылась от нашего взгляда так называемая
мантия Земли, залегающая на глубинах от 30—50
до 2900 км. Хотя пощупать руками мантию нам не
дано, о её свойствах можно судить по красноре-
красноречивым «рассказам» всё тех же сейсмических волн,
которые проникают в мантию, там многократно
преломляются, отражаются от различных слоев, а
потом передают свои «впечатления» приборам,
установленным на сейсмических станциях.
Из чего же состоит мантия? Главным образом
из перидотита. Такая порода содержит
в себе 80% оливина — (Mg, FeJ[SiC-4]
и 20% пироксена — (Mg, FeJ[Si2O6].
Это зеленоватые минералы, силикаты магния и
железа. Тот, кто читал знаменитый фантастиче-
фантастический роман Алексея Николаевича Толстого «Ги-
«Гиперболоид инженера Гарина», помнит, как его
герой добывал несметное количество золота из
«оливинового пояса» Земли. По нынешним по-
понятиям, этот «пояс» примерно соответствует
мантии планеты. Сегодняшняя наука далеко ушла
от представлений писателя — золота там, по всей
вероятности, раздобыть не удастся, но железом и
магнием перидотит очень богат.
Высокие температуры в мантии заставляют
расплавляться глубинные породы, превращая их в
магму, которая по трещинам прорывается наверх
в виде лавы. Здесь уже с ней могут ознакомиться
геологи.
Нодули (включения) вещества мантии в
базальтах. Нодули сложены оливином,
клинопироксеном (хромдиопсидом) и
хромшпинелидом. Считается, что эти нодули,
практически не изменяясь, выносятся из
мантии. По ним можно судить о породах,
слагающих мантийный слой Земли.
Мантия занимает до 82% объёма нашей
планеты. В последнее время специалисты начали
подразделять её на верхнюю и нижнюю мантии.
Первая из них залегает от поверхности Мохо до
глубины 1 тыс. км.
Не так давно на глубине 150 км под материками
и 15—150 км под океанами, т.е. в верхних слоях
мантии, обнаружили слой, где продольные и
поперечные сейсмические волны движутся сравни-
сравнительно медленно. Его назвали астеносферой (от
греч. «астенос» — «слабый»). Здесь породы
находятся частично в расплавленном состоянии.
Доля такого расплава небольшая (всего 1—3%), но
играет он очень важную роль. Хотя астеносфера и
не жидкость, у неё хватает пластичности, чтобы
очень медленно течь. Для неё также характерна
меньшая вязкость, так что астеносфера служит
«смазкой», по которой перемещаются жёсткие
41
Энциклопедия для детей
литосферные плиты, образующие верх-
верхнюю твёрдую оболочку Земли — лито-
литосферу (от греч. «литое» — «камень»).
Литосфера включает в себя всю земную кору и
самые верхние слои мантии. Но подробнее об этих
плитах, о том, как и почему они «плавают», будет
рассказано в статье «Глобальная тектоника лито-
сферных плит. Плавающие континенты».
Породы в мантии отличаются большой плот-
плотностью, а скорость распространения сейсмических
волн заметно увеличивается. Оказалось, что одним
только простым сжатием вещества под давлением
такие резкие перемены не объяснить. Тут, видимо,
«виноваты» химические превращения и фазовый
переход. Что это такое, лучше всего объяснить на
примере.
Возьмём, скажем, углерод. До тех пор пока его
плотность составляет «всего» 2 т/м3, он пред-
представляет собой простой графит вроде того, из
которого делают карандаши. Если же углерод
«уплотнить» до 3,5 т/м3, он претерпевает фазовый
переход, «облагораживается» и становится... ал-
алмазом.
Подобные преобразования, очевидно, и проис-
происходят на глубине около 400 км с оливином,
структура которого изменяется, и он превращается
в нечто подобное шпинели — (Mg, Fe)Al2O4. Это
бесцветный, иногда пурпурный, зеленоватый или
жёлтый, а то и чёрный, очень твёрдый минерал,
отличающийся большой плотностью. На этих
глубинах сейсмическая волна может разогнаться и
достичь больших скоростей.
Ещё глубже, на глубине 650 км, и этот минерал
не выдерживает могучего давления и высокой
температуры. Он приобретает ещё более плотную
«Первозданный хаос и разгул стихий».
Немецкая гравюра XVII в.
внутреннюю структуру, подобную структуре иль-
ильменита и перовскита. Эти минералы (FeTiO3 и
СаТЮз) образуют руду, из которой получают
ценный металл титан. А когда мы на нашем
воображаемом «лифте» спустимся на глубину
1 тыс. км, на смену ильмениту придут ещё более
плотные вещества — оксиды (соединения металлов
с кислородом).
Но вот мы оказались в самом «подвале» нижней
мантии — на расстоянии 1 тыс. км от ядра Земли.
Плотность здесь по мере продвижения вглубь
увеличивается постепенно, без скачков, достигая
на границе с ядром 5,5 т/м3. Из чего состоит
нижняя мантия — пока остаётся загадкой для
учёных.
ЯДРО
НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ
В эпоху Возрождения, примерно с середины
XIV в., когда в Европе начали бурно развиваться
искусство и наука, представления об окружающей
нас природе стали расширяться. Замечательный
французский математик Рене Декарт, живший
уже позднее, в XVII в., полагал, что Земля образо-
образовалась из комка остывшей массы, который сначала
был подобен яркому Солнцу. Поэтому в недрах
нашей планеты и поныне спрятано горячее ядро.
Однако проверить это тогда было ещё невозможно.
Как мы рассказали выше, Ньютон установил
(а экспедиции французских учёных подтвердили),
что Земля у полюсов сплющена, так что правиль-
правильным шаром она не является. Французский ес-
естествоиспытатель XVIII в. Жорж Луи Бюффон,
подхватив эту мысль, пришёл к выводу, что такое
возможно только в том случае, если земные недра
находятся в расплавленном состоянии. В 1776 г.
он предложил гипотезу, согласно которой в
незапамятные времена некая комета столкнулась
с Солнцем. Она выбила из светила огромный «ком»
вещества, который, постепенно остывая, и стал
нашей планетой. Её развитие шло так, что
первыми затвердевали более тугоплавкие вещест-
вещества, а из кислорода и водорода образовались океаны
и атмосфера; затем появились и континенты...
Догадку Бюффона стали проверять дотошные
физики. Известные им законы термодинамики
гласят: никакой процесс не идёт бесконечно; как
только движущая его энергия исчерпается, он
прекращается. В XIX в. британский математик и
физик лорд Уильям Кельвин произвёл подсчёты, и
оказалось: для того чтобы Земле потерять много
энергии, остыть и перестать быть расплавленным
шаром, превратившись в нынешнюю «твердь»,
нужно всего лишь... примерно 100 млн лет.
«Быть того не может — ведь слои горных пород
гораздо старше!» — воскликнули геологи. Тем
более что в конце XIX в. уже открыли явление
радиоактивности и стало ясно: распад элементов
требует многих и многих сотен миллионов лет.
Недаром ныне, по новейшим оценкам специалис-
42
Земля среди планет Солнечной системы
тов, возраст Земли «увеличился» по сравнению с
прежними представлениями до 4,6 млрд лет.
Измерения показали: при погружении в недра
на каждый километр температура вещества возрас-
возрастает в среднем на 30° С (это называется геотерми-
геотермическим градиентом). Раз так, значит, действи-
действительно в сердцевине нашей планеты всё должно
быть в расплавленном состоянии. Так и считали
специалисты ещё совсем недавно.
В середине XIX столетия французский учёный
Габриель Огюст Добре первым «пригласил» геоло-
геологию в лабораторию и поставил множество экспери-
экспериментов над самыми различными минералами. Он
сделал эту науку экспериментальной. Так геология
«побраталась» с геофизикой, с самого начала
опиравшейся на опыт. Недаром ещё Леонардо да
Винчи говорил: «Науки, которые не родились из
эксперимента, этой основы всех познаний, беспо-
бесполезны и полны заблуждений...» Опыты позволили
французскому учёному предположить: Земля по
составу отнюдь не однородна, в её глубинах
залегают более тяжёлые и твёрдые массы, которые
по-разному реагируют на различные температуры
и давления.
Затем Добре отметил следующее: Ньютон ас-
астрономическими методами вычислил такую плот-
плотность нашей планеты, которая куда выше, чем у
горных пород, слагающих верхнюю часть земной
коры. Вот, например, гранит, который нередко
встречается в горах: 1 см** этой породы весит всего
2,8 г. Если бы вся Земля состояла из такого
материала, её тяготение было бы значительно
меньшим, чем определил Ньютон.
Значит, на глубине прячутся от наших глаз
намного более плотные породы. Средняя плотность
земного вещества побольше, чем у стали.
Сравним это с тем веществом, из которого
состоят метеориты. Эти скитальцы космоса могут
быть обломками когда-то разрушившихся других
планет, вероятно сходных с Землёй. Метеориты
бывают разные: есть железные (так они назы-
называются, хотя состоят из железоникелевых спла-
сплавов), железокаменные, но больше всего среди них
просто каменных.
По мнению Добре, столь же разнородно и тело
нашей планеты. Только вот железо и никель, как
самые тяжёлые, «утонули» в недрах, сконцентри-
сконцентрировавшись в самом земном ядре, а оболочку
образовали силикаты железа и магния (из этих
веществ в основном состоят и каменные метео-
метеориты). Эта концепция состава Земли в основе своей
жива и по сей день.
Некоторые уподобляли планету гигантскому
куриному яйцу: тоненькая твёрдая скорлупка
содержит в себе объёмистую жидкую массу.
Астрономам и физикам это сразу не понра-
понравилось. По их данным, «твердь» должна быть куда
большей, а «жидкость» — меньшей. Но в
отсутствие точных данных с такими разногла-
разногласиями пока приходилось мириться. Выходило, что
мы живём как бы над огненным морем, а
колебания оболочки — землетрясения — просто
волны, бегущие по этому морю, то
вздымающие, то опускающие его тон-
тонкий твёрдый покров.
Подобная теория просуществовала примерно
полвека. Но вот в 1946 г. шотландский учёный
Артур Холмс, проанализировав множество за-
записей, полученных сейсмографами чуть ли не
всего мира во время самых разных землетрясений,
поставил гипотезу под сомнение. Он заметил, что
волны, достигая глубины около 2900 км, резко
изменяют свою скорость.
Как мы рассказывали выше, сейсмические
волны бывают двух видов: продольные и по-
поперечные. Поперечные встречаются только в
твёрдых телах. В газах и жидкостях они не
распространяются. Эти среды не обладают уп-
упругостью, необходимой для движения поперечных
волн.
Незадолго до Первой мировой войны немецкий
сейсмолог Бено Гутенберг выяснил, что продоль-
продольные волны, порождённые землетрясением, в
земном ядре не бегут, а «плетутся»; поперечные же
совсем через него не передаются. Неужели в самом
центре планеты находится... жидкость? Если да,
то плотность её очень велика — она соответствует
плотности железа с примесью никеля. Но ведь мы
уже знаем от астрономов, что из этих же элементов
состоят многие метеориты...
Итак, достигнув глубины 2900 км, сейсмиче-
сейсмические волны «разведали»: там находится внешняя
граница земного ядра. Ниже этой поверхности
поперечные волны не проникают совсем. От неё
вглубь плотность среды резко возрастает — сразу
на 80%.
Сейсмические волны свидетельствуют, что жид-
жидкой является лишь внешняя часть ядра (недаром
же она «не пропускает» поперечную волну). А его
внутренняя область, как бы «желток» планеты,
состоит из железоникелевого сплава и ведёт себя
уже как «твердь». Это обусловлено немыслимо
высоким давлением — ведь на внутреннюю область
ядра «давит» вес основной части планеты. Даже на
верхней границе ядра теоретически рассчитанное
давление составляет около 1,3 млн атмосфер, а в
его центре оно достигает 3 млн атмосфер.
Температура здесь — около 10 000° С. Представим
себе: каждый кубический метр вещества земного
ядра весит 12—13 т, так что один небольшой ящик,
наполненный таким веществом, смог бы увезти
разве что мощный грузовик.
Соотношение между размерами разных частей
ядра таково: на внутреннюю приходится только
1,7% всей массы планеты, а на внешнюю — около
30%. Очевидно, материал, из которого состоит
внешнее ядро, сильно разбавлен чем-то относи-
относительно лёгким, скорее всего серой. Некоторые
специалисты полагают, что этого элемента здесь
содержится до 14%.
Учёные пришли к выводу, что распределение
веществ и строение планеты не всегда были
такими, как теперь. Когда Земля была ещё совсем
молодой, миллиарды лет назад, ядро было расплав-
43
Энциклопедия для детей
ленным, но потом оно начало остывать;
тогда-то и образовалась его твёрдая
внутренняя часть.
До недавнего времени само собой разумею-
разумеющимся считалось, что ядро Земли — совершенно
гладкий правильный шар (наподобие пушечного
ядра). Но вот в 80-х гг. XX в. американцы Дон
Андерсон и Адам Дзевонский изобрели так
называемую сейсмическую томографию. Раньше
сеть сейсмических станций регистрировала волны,
поступающие из недр при землетрясениях или
после взрыва большого заряда, и учёные, рассмат-
рассматривая полученную «кардиограмму» Земли, судили
о том, каков состав пород, сквозь которые волна
пробежала на своём пути, и какие там существуют
физические условия.
Этот метод неплох, но его недостаток в том, что
получаемое изображение — как бы «плоское»,
лишённое объёма, и очень приблизительное, без
подробностей. А томография — всё равно что
стереозвук по сравнению с обычной музыкальной
записью, которая воспроизводит мелодию, но не
позволяет услышать всё богатство звуков.
Чтобы достичь объёмного, трёхмерного и под-
подробного изображения недр, учёные и прибегли к
сейсмической томографии — стали обрабатывать
при помощи новейших компьютеров, которых
раньше не было, не десяток-другой сейсмограмм,
полученных при землетрясениях и взрывах, а
тысячи и даже миллионы их. Вот тут-то и
потребовались огромные массивы сейсмической
информации о всевозможных сотрясениях, испы-
испытанных планетой за многие годы. Они «заговори-
«заговорили», и оказалось...
...Поверхность ядра обладает своеобразным
рельефом. Граница между ядром и нижней
мантией — не просто геометрически правильная
сфера, а целый слой. В одних местах его толщина
составляет 150 км, а в других — целых 350 км. В
среднем же «погранзона» между нижней мантией
и ядром достигает толщины 260 км. Если бы
кто-нибудь сумел «путешествовать» в этой зоне
(что, конечно, по силам разве только сейсмическим
волнам), то ему пришлось бы там то подниматься
высоко «в гору», то спускаться з глубокую
«долину». Учёные предполагают, что именно в
этом «пограничье» происходит перемешивание
глубинных веществ, обладающих различным хи-
химическим составом, и этим объясняется такая
пересечённость этого подземного «рельефа».
Кстати, многие, наверное, читали научно-фан-
научно-фантастическую повесть «Плутония», написанную
выдающимся русским геологом, академиком Вла-
Владимиром Афанасьевичем Обручевым. Верно ли там
говорится, что внутри Земли находится гигантская
полость, по которой и путешествуют герои книги?
Под сводом пещерного «неба», при свете под-
подземного «солнца» они встречают древних, давно
вымерших животных и людей каменного века.
К сожалению, придётся разочароваться. Теперь
установлено, что никакая подобная полость в
глубинных недрах Земли существовать не может:
она давно бы «захлопнулась» под тяжестью
лежащих выше слоев. Дело здесь не в ^ом, что и
академики могут ошибаться (или сознательно
фантазировать), а в том, что 50—60 лет назад,
когда Обручев писал свою фантастическую по-
повесть, этого наука с уверенностью ещё не знала. А
на самом деле пещер глубже одного с небольшим
километра, по-видимому, в мире нет.
ГЛОБАЛЬНАЯ ТЕКТОНИКА
ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ.
ПЛАВАЮЩИЕ
КОНТИНЕНТЫ
Мотылёк, присевший на ствол векового
дерева, не замечает, как оно растёт. Хотя
человек — существо разумное, нечто по-
похожее можно сказать и про него. Да, мы знаем, что
мчимся во Вселенной вокруг Солнца вместе с
планетой Земля. Известно также, что мы вра-
вращаемся вмеете с ней вокруг земной оси. Однако это
не все движения, которые мы совершаем по воле
планеты. Оказывается, любой участок каменной
оболочки Земли — литосферы — постоянно
перемещается по горизонтали, хотя и очень
медленно, со скоростью, не превышающей не-
нескольких десятков сантиметров в год. И движение
это можно заметить только с помощью точных
приборов. Дома, деревья — одним словом, всё, что
мы считаем неподвижным, — медленно перемеща-
перемещалось вчера, перемещается сегодня и будет пе-
перемещаться ещё очень долго вместе с континен-
континентами, на которых живут люди. Скорость, правда,
настолько мала, что, подобно мотыльку на дереве,
мы не замечаем этих движений.
Между тем геологическое время измеряется
миллионами лет, и даже такое медленное дви-
движение, если оно постоянно и направлено в одну
Земля среди планет Солнечной системы
сторону, будет иметь очень заметные последствия:
величина перемещения может достигать десятков,
сотен и тысяч километров. А если это так,
возникают вопросы:
— движется ли вся каменная оболочка Земли
(литосфера) и как участвуют в этом движении
отдельные её части?
— как измерить направление и скорость этого
движения?
— что происходит на границе участков лито-
литосферы, если они движутся в различных нап-
направлениях и с разной скоростью?
— есть ли какая-либо закономерность в этих
движениях, если рассматривать их в пространстве
(в пределах земного шара) и во времени?
— каков общий геологический результат дви-
движения и взаимодействия литосферных плит?
— каковы причины перемещения литосферы?
Эти и множество других вопросов рассматри-
рассматривает глобальная тектоника, или тектоника
плит, которая занимает важное место среди
других наук о Земле.
ПЕРВЫЕ ДОГАДКИ
И ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ
Вскоре после того как Колумб открыл Америку, на
географических картах стало появляться всё более
точное изображение американского побережья, и
было замечено удивительное соответствие берего-
береговых линий континентов по разные стороны Атлан-
Атлантического океана. В середине XIX в. Антонио Сни-
Снидер узнал о полном сходстве ископаемых растений
каменноугольного периода палеозойской эры, най-
найденных в Европе и Северной Америке. И после
этого его осенила блестящая догадка: вероятнее
всего, ископаемые деревья росли в одном большом
лесу, половина которого теперь оказалась в Европе,
а другая — в Америке! Сблизив на карте материки
так, чтобы океан «закрылся», а берега соедини-
соединились, он получил единый континент. Книга Анто-
В середине XIX в. Антонио Снидер первым догадался совместить берега
Атлантического океана; в результате получился один огромный континент.
нио Снидера «Мироздание и его разоб-
разоблачённые тайны» была напечатана в
Париже в 1858 г. Но современникам
его идея показалась невероятной, и о ней забыли.
В последующие полвека та же судьба постигла
гипотезы ещё нескольких европейских и амери-
американских учёных, каждый из которых самостоя-
самостоятельно приходил к мысли, что континенты наших
дней — всего лишь обломки более крупных
«суперконтинентов» далёкого прошлого, удалив-
удалившиеся друг от друга на тысячи километров. Идея
витала в воздухе, она будоражила умы учёных.
Наконец в 1910—1912 гг. немецкий исследователь
Альфред Вегенер не только вновь выдвинул эту
гипотезу, но и подкрепил её разнообразными
геологическими и геофизическими данными. Она
стала предметом споров в научном мире. В наши
дни хорошо известна «гипотеза Вегенера», или
гипотеза плавающих («дрейфующих») континен-
континентов. Единый суперконтинент палеозойской эры,
позже расколовшийся и распавшийся, Вегенер
назвал «Пангея», т.е. «единая земля».
Понадобилось ещё полвека, чтобы к концу
60-х гг. XX столетия представления о крупных
перемещениях земной коры превратились из
гипотезы в развёрнутую теорию, в учение о
тектонике плит.
ЛИТОСФЕРНЫЕ
ПЛИТЫ И ИХ ЖИВЫЕ
ГРАНИЦЫ
Долгое время считалось, что твёрдая земная кора
образовалась при остывании огненно-жидкой пла-
планеты. И поэтому учёные полагали, что она как бы
плавает на подстилающем расплавленном вещест-
веществе. Действительно, когда в XIX в. измерили силу
тяжести в Гималаях, выяснилось, что при на-
нагромождении этих высочайших гор земная кора
проседала в полном соответствии с законом Архи-
Архимеда. Она погрузилась в более плотное, вязкое
подстилающее вещество, ко-
которое отступило из-под гор-
горного массива в стороны. При
этом масса вытесненного глу-
глубинного вещества равна массе
горного сооружения.
Вскоре стал известен и
другой пример: в Сканди-
Скандинавии во время оледенения в
четвертичный период земная
кора прогнулась под тя-
тяжестью льда. А потом, когда
лёд растаял, она начала под-
подниматься — сначала быстро,
затем всё медленнее. В наши
дни земная кора там ещё
продолжает «всплывать» со
скоростью 1 см в год.
Однако, вопреки всему
сказанному, когда провели
Энциклопедия для детей
«просвечивание» глубоких недр упру-
упругими (сейсмическими) волнами, то
оказалось, что под земной корой ве-
вещество находится не в расплавленном, а в твёрдом
состоянии. И так на тысячи километров вниз,
вплоть до границы с ядром Земли. Стало ясно, что
очаги магмы, которая изливается в вулканических
областях, образуются среди твёрдых пород лишь
время от времени, то в одном, то в другом месте.
На чём же в таком случае плавает земная кора?
В 1914 г. Джозеф Баррел из Йельского универ-
СЕ8ЕРНАЯ , , _„_
АМЕРИКА _/7 ЕВРОПА
Так в начале XX в. Альфред Вегенер представлял себе Пангею
(«единую землю») и её последующий распад с образованием
Атлантического и Индийского океанов.
ситета (США) высказал догадку, что где-то в
мантии существует астеносфера, т.е. «ослаблен-
«ослабленная оболочка» разогретых и сравнительно пластич-
пластичных горных пород. Полвека спустя это полностью
подтвердилось: астеносфера обнаружила себя как
проводник сейсмических волн («волновод») и
электрических токов. Более твёрдые породы,
залегающие над астеносферой, было решено назы-
называть литосферой, т.е. «каменной оболочкой». Её
толщина 150—300 км под континентами и от
нескольких километров до 90 км — под океаном.
Литосфера объединяет самую
верхнюю часть мантии Земли и
земную кору, которая служит как
бы её внешней облицовкой.
Итак, литосфера плавает на
астеносфере; при этом она под-
поднимается, опускается и скользит
в горизонтальном направлении
относительно нижней мантии и
ядра Земли. Земная кора участ-
участвует во всех этих движениях как
составная часть литосферы.
Каменная оболочка Земли не
представляет собой единого це-
целого. На карте землетрясений
(см.ст. «Землетрясения») видно,
что они происходят вдоль круп-
крупных расколов, которые делят
литосферу на части, называемые
литосферными плитами. Всего
на земном шаре сейчас семь
больших, а также несколько более
мелких плит. В их внутренних
частях землетрясений мало, зна-
значит, это сравнительно спокойные
области. Возникновение земле-
землетрясений на границах литосфер-
ных плит говорит о том, что
именно там накапливаются на-
напряжения, происходит смещение
одной плиты относительно дру-
другой.
Заметно различаются два вида
границ между литосферными
плитами. На одних плиты расхо-
расходятся, удаляются друг от друга.
По тому, как идёт разрядка
глубинных напряжений при об-
образовании очагов землетрясений,
видно, что в них происходит
растяжение. На поверхности по-
появляются глубокие расщелины —
Каменная оболочка Земли (литосфера)
состоит из больших и малых
литосферных плит. Из-за движения плит
на их границах часто происходят
землетрясения.
Чёрные стрелки — направления
движения плит относительно нижней
мантии и ядра Земли
(максимальная скорость — 10 см в год).
46
СЕВЕРО-АМЕРИКАНСКАЯ
ЕВ Р
\
ф 3 ТИХООКЕАНСКАЯ
К
АФРИКАНСКАЯ
лКо
ч
АВСТРАЛИЙСКАЯ
А СКА
Ю Ж Н О -
ME PИ К АН С К А
\
АНТАРКТИЧЕСКАЯ
Названия малых литосферных плит:
X — Хуан-де-Фука; Ко — Кокос; К — Карибская; А — Аравийская; Кт — Китайская; И — Индокитайская; О — Охотска
Энциклопедия для детей
рифты (от англ. rift — «трещина»,
♦щель»). Эти границы тянутся вдоль
подводных срединно-океанических
хребтов, их называют дивергентными, т.е. даю-
дающими движение в двух расходящихся нап-
направлениях (от лат. divergere — «обнаруживать
расхождение»). На других границах литосферные
плиты сходятся, и в очагах землетрясений там
чаще всего происходит сжатие. Такие границы
называют конвергентными (от лат. convergere —
«приближаться», «сходиться»), поскольку они
образуются в результате встречного движения. Эти
границы выражены в рельефе высокими горами,
глубоководными желобами, островными дугами и
расположены главным образом вокруг Тихого
океана.
Есть ещё и третий, дополнительный, вид
границ. Это прямые разломы, вдоль которых одна
литосферная плита как бы скользит, сдвигается
горизонтально относительно другой. Их называют
трансформными разломами (от англ. transform —
«преобразовывать»), поскольку, сдвигая плиту,
они переносят движение от одной активной зоны к
другой. В очагах землетрясений здесь происходит
скол пород — их сдвиг параллельно разлому.
Литосферные плиты различаются не только
размером, но также составом пород и толщиной.
Под глубоководными частями океанов литосфера
намного тоньше, чем в пределах континентов и
обширных мелководий — шельфов. Огромная
Тихоокеанская плита, которая подстилает за-
западную часть океана, образовалась целиком из
тонкой океанической литосферы. Большинство же
плит в одной своей части образованы континен-
континентальной литосферой, в другой — океанической.
Например, одна часть Южно-Американской пли-
плиты — это континент, другая её часть находится на
дне Южной Атлантики. А в Африканской плите
континентальная литосфера окружена океаничес-
океанической с трёх сторон. Замечено, что чем больше
толстой континентальной литосферы, тем меньше
подвижность плиты. Это неудивительно, потому
что под континентами остаётся меньше места для
вязкого слоя — астеносферы, которая к тому же
не так разогрета и не так пластична, как под
океаном. Быстрее всех остальных двигаются
океанические плиты.
ОТКУДА И КУДА
движутся
ЛИТОСФЕРНЫЕ ПЛИТЫ?
Главный источник движения находится под лито-
литосферой, где происходит круговое движение — цир-
циркуляция, или конвекция, мантийного вещества
под действием тепловых и иных эффектов. Там, где
конвективные кольца сходятся в восходящий по-
поток, литосфера приподнимается и раздвигается в
стороны. Образуются срединно-океанические хреб-
хребты с их расщелинами-рифтами, где по трещинам
изливаются базальтовые лавы. Под поверхностью
дна магма, заполнившая такую трещину, засты-
застывает и превращается в кристаллическую горную
породу. Поэтому по мере того как две половины
срединно-океанического хребта расходятся в сто-
стороны, зияние между ними заполняется веществом,
вышедшим из глубины, и происходит образование
срединно-океаническии
хребет
глубоководный
жёлоб
Модель тектоники плит. Разрастание (спрединг) океанической литосферы происходит за счёт подъёма базальтовой
магмы, которая выплавляется из мантии. Конвективные течения уносят литосферные плиты в стороны и затягивают
их обратно в мантию.
48
Земля среда планет Солнечной системы
новой океанической коры, разрастание морского
дна, его спрединг (от англ. spreading — «развёрты-
«развёртывание», «расстилание»). Скорости спрединга — от
нескольких миллиметров до 18 см в год, если
измерять их в одну сторону от оси хребта, а полные
скорости вдвое больше.
Размер земного шара на протяжении несколь-
нескольких миллионов лет (небольшого отрезка времени,
с геологической точки зрения) можно считать
неизменным. Значит, если в срединно-океаниче-
ских хребтах литосфера разрастается, то где-то она
должна поглощаться или же сокращаться за счёт
смятия в складки, надвигания одного участка на
другой. Это действительно происходит там, где
потоки мантийного вещества встречаются и затем
направляются вниз. В таких местах океаническая
литосфера сначала пододвигается под встречную
плиту и затягивается мантийными потоками на
глубину, а потом при высоких давлениях она
уплотняется и начинает сама погружаться, «то-
«тонуть» в вязкой астеносфере, опускаясь на поверх-
поверхность нижней мантии. В некоторых местах, как,
например, под Камчаткой, литосфера затягивается
и дальше, на глубину более 1 тыс. км, где она
теряется. Такое пододвигание, погружение и
поглощение океанической литосферы называют
субдукцией. На дне океана, там, где литосфера
«ныряет» в мантию, образуются глубоководные
желоба. Самый глубокий из них — Марианский в
Тихом океане (более 11 км). Рядом с желобами
обычно цепочкой выстраиваются действующие
вулканы, например вулканы Курильской остров-
островной дуги и Камчатки рядом с Курило-Камчатским
жёлобом. Они образуются над тем местом, где
литосфера, наклонно уходящая на глубину, начи-
начинает плавиться при высоких температурах и
давлениях. В разных зонах скорость субдукции
различна: от 1 до 12 см в год.
Итак, литосферные плиты движутся от средин-
но-океанических хребтов, где разрастается океани-
океаническая литосфера, к глубоководным желобам, где
она уходит на глубину и там поглощается. Вместе
с океанической литосферой движутся и континен-
континенты, которые, будучи спаяны с ней, образуют
единые плиты. При столкновении двух континен-
континентов (в тектонике это называют коллизией) происхо-
происходит нагромождение высочайших гор, таких, как
Гималаи, Памир, Альпы.
Размещение зон спрединга (растяжения) и
субдукции (пододвигания), а значит, и движение
литосферных плит зависят от общих для всей
Земли глобальных процессов. В последние 200 млн
лет (мезозой и кайнозой в геологическом лето-
летоисчислении) в движении литосферных плит гос-
господствуют распад суперконтинента Пангея и
центробежное перемещение его частей. Раскры-
Раскрылись Атлантический, Индийский и Северный
Ледовитый океаны; они продолжают разрастаться
и в наши дни.
Если в зонах спрединга рождается океаничес-
океаническая литосфера, то в зонах субдукции наращивается
континентальная. В тех и других зонах располага-
располагается большинство наземных и подвод-
подводных вулканов, в них поднимаются
горячие растворы, в том числе несущие металлы;
образуются рудные месторождения. Так что уче-
учение о тектонике литосферных плит не огра-
ограничивается выявлением закономерностей их дви-
ТРИАС
190 млн лет
назад
'''\Ыё^^Ш^7: -- ->•■'
В НАСТОЯЩЕЕ
ВРЕМЯ
новообразованная океаническая литосфера
и оси её разрастания (оси спрединга)
зоны пододвигания океанической
литосферы (зоны субдукции)
спокойные («пассивные») границы континент—океан
и затопленные морем участки континентов
В начале мезозоя единый континент Пангея был окружён
единым океаном Панталассой. С тех пор Пангея постепенно
распадается, её обломки (современные континенты)
движутся центробежно, а между ними раскрываются
Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны.
На карте изображена вся поверхность Земли.
С — Северный полюс, Ю — Южный.
49
Энциклопедия для детей
жений; оно рассматривает, как форми-
формируется океаническая и континенталь-
континентальная кора и как в зависимости от этих
движений возникают рудные месторождения и
проявляется магматизм.
Оказалось, что когда океаническая кора по-
погружается и возвращается в мантию, она уносит с
собой морские отложения, накопившиеся на дне,
в том числе горные породы органического проис-
происхождения. Таким образом, воздух атмосферы, вода
океанов и даже животные и растения оказывают
влияние на состав мантии Земли до глубин в сотни,
а может быть, и тысячи километров! Время от
времени в геологической истории происходила
перестройка глубинных процессов. Прежние зоны
спрединга и субдукции литосферы отмирали,
закладывались новые, но круговорот вещества
Земли не останавливался, «машина» тектоники
плит продолжала работать.
Впечатляющая картина того, что происходит в
зонах спрединга и субдукции — самых активных
областях Земли, — каждый год пополняется всё
новыми наблюдениями. В расщелины срединно-
океанических хребтов и в глубоководные желоба
вновь и вновь опускаются исследователи в бати-
батискафах и других аппаратах для подводного
плавания. Скважины, которые бурят со спе-
специальных кораблей, вскрывают глубокие слои на
океанском дне и даже проникают в напряжённую
зону, где одна плита пододвигается под другую.
Сейсмологи следят за землетрясениями; геофизики
«просвечивают» литосферу и мантию упругими
волнами, измеряют электрическую проводимость
пород и идущий из глубины тепловой поток,
обнаруживают аномалии магнитного поля и силы
тяжести. С помощью спутников и радиотелескопов
измеряют направление и скорость движения
одного континента относительно другого. Ис-
Исследователи изучают особенности состава вулкани-
вулканических лав, несущих информацию о глубинных
процессах. Это и многое другое лежит в основе
современного учения о тектонике литосферных
плит.
Тем удивительнее прозорливость, с которой ещё
в 30—40-х гг. XX в. Артур Холмс из Эдинбургского
университета (Великобритания) определил основ-
основные черты всего круговорота: рождение базаль-
базальтовой коры посреди океана, её перемещение
расходящимися конвективными течениями, а
потом — погружение в глубины мантии. Движу-
Движущийся базальтовый слой он уподобил «бесконеч-
«бесконечной транспортировочной ленте», передвигающей
континенты. Прошли десятилетия, прежде чем в
конце 60-х гг. эти идеи обрели новую жизнь в
теории тектоники плит. Она сложилась как итог
ряда блестящих исследований, особенно по сейсмо-
сейсмологии, магнитометрии и морской геологии. Веду-
Ведущая роль в этих исследованиях принадлежала
учёным США, Канады, Англии и Франции. XX век
подходит к концу, и можно с уверенностью
сказать, что эта теория — одно из главных
достижений столетия, оказавшееся очень плодо-
плодотворным для всех наук о Земле.
РОЖДЕНИЕ
v ОКЕАНИЧЕСКОЙ
ЛИТОСФЕРЫ
В июне 1783 г. на острове Исландия, в северной
части Атлантического океана, земля разверзлась и
из трещины Лаки длиной 24 км хлынула базальто-
базальтовая лава. В то время никто не мог себе представить
в полной мере геологического значения происходя-
происходящего. Жидкая лава (её общий объём составил
около 12 км3) заливала всё на своём пути, покрыв
площадь 565 км2. Для жителей Исландии извер-
извержение Лаки, сопровождавшееся выбросом вулка-
вулканического пепла и ядовитых газов, — самая
страшная катастрофа за всю тысячелетнюю ис-
историю их обитания на острове. А между тем, как
стало ясно теперь, это одно из бесконечно пов-
повторяющихся, обыкновенных проявлений геологи-
геологической активности на оси Срединно-Атлантичес-
4 млн лет
Поднимаясь вдоль оси хребта и застывая,
базальтовая магма «записывает» состояние магнитного поля
Земли. Образуется базальтовая кора, которая расходится
в стороны и, подобно магнитным лентам, даёт две записи
изменений магнитного поля, дублирующие одна другую.
Показаны линейные магнитные аномалии на
Восточно-Тихоокеанском поднятии E1° южной широты),
их номера, возраст и соответствующая скорость спрединга.
50
Земля среди планет Солнечной системы
кого хребта, приподнятый участок которого и пред-
представляет собой Исландия. Как мы уже знаем, там
проходит граница раздвигающихся в разные сторо-
стороны литосферных плит, и за счёт магмы идёт раз-
разрастание (спрединг) океанической коры.
Механизм этого разрастания изучали и в
Исландии, и на дне океанов. Восходящий мантий-
мантийный поток поднимает горячее вещество астено-
астеносферы в область меньших давлений, где его
легкоплавкая часть превращается в жидкую
базальтовую магму. Она, как вода из губки,
отжимается от более тугоплавких кристаллов и
образует скопления (магматические очаги) у
подошвы литосферы. Магма находится под пос-
постоянным давлением «крыши» вышележащих по-
пород. Поэтому, когда расходящиеся мантийные
течения растягивают литосферу, магма внедряется
и раздвигает её в направлении растяжения.
Жидкий расплавленный базальт
образует плоский клин («гидрав-
(«гидравлический клин») шириной 1—
3 м, который поднимается к
поверхности, а после застывания
превращается в вертикальное те-
тело горных пород, так называемую
дайку, что на старом шотланд-
шотландском наречии означает «стена».
Растяжение литосферы в сре-
динно-океанических хребтах всё
время подновляется глубинными
течениями, что вновь и вновь
создаёт условия для подъёма
магмы и образования множества
параллельных друг другу даек.
Так, шаг за шагом, под напором
магмы раздвигаются литосфер-
ные плиты.
Большинство магматических
клиньев, поднимаясь со скорос-
скоростью до 100 м в час, добирается до
поверхности дна. На дне океана
происходят излияния из трещин,
очень похожие на извержение
Лаки в Исландии. При одном из
них в Восточно-Тихоокеанском
поднятии на дно вышло около
15 км3 магмы, и базальтовые по-
покровы разлились под водой на
площади 220 км2. Толщина таких
базальтовых покровов — от одно-
одного до нескольких десятков метров.
По мере напластования земная
кора проседает под тяжестью ба-
базальтов. Поэтому при спрединге
раздвиг сопровождается опуска-
опусканием земной коры, и базальтовые
покровы всё больше наклоняются
к оси хребта.
Благодаря подводным наблю-
наблюдениям известно, что большие
покровы базальтов образуются на
дне океана только при быстром
удалении литосферных плит друг от
друга. Чем медленнее они расходятся,
тем труднее подняться магме. При
малых скоростях, например в рифтах Срединно-
Атлантического хребта или в Красном море, к
поверхности дна подходит уже потерявшая часть
тепла и поэтому вязкая магма. Соприкасаясь с
морской водой, она не растекается в стороны, а
застывает в виде округлых тел, напоминающих
подушки или ветвящиеся хоботы. Такие «поду-
«подушечные» лавы нагромождаются, подобно насыпи,
прямо над трещиной, по которой поднимается
магма.
В прогретых рифтовых зонах на дне океана, где
изливаются базальты, обнаружено множество го-
горячих (до 330° С) источников минерализованной
воды, богатых медью, цинком, марганцем, — так
называемых гидротерм. Соединения этих и других
ось
СПРЕДИНГА
I
Разрастание (спрединг) океанической коры при её растяжении. Магматический
клин, внедряясь под давлением, раздвигает литосферные плиты, а потом
застывает в виде плоского вертикального тела горных пород, так называемой
дайки. Под тяжестью изливающихся на поверхность базальтов земная кора
. .. •.. ■ «а: всё больше проседает, базальтовые покровы наклоняются.
51
Энциклопедия для детей
элементов, выделяясь из раствора,
образуют на дне наросты, столбы и
трубы высотой до 27 м, т.е. с 10-
этажный дом! По трубам продолжает подниматься
горячий раствор, на выходе из него выделяются
мелкие частицы минералов, и труба как бы
дымится. Это и есть знаменитые чёрные курильщи-
курильщики, вокруг которых образуются отложения, бога-
богатые металлами, и железомарганцевые шары —
конкреции. Даже на самых больших глубинах
вокруг них кипит подводная жизнь: тут и
бактерии, и черви, и моллюски, и даже крабы.
Одна из примечательных особенностей земной
коры под океаном — многочисленные линейные
магнитные аномалии, которые тянутся линиями,
или полосами, вдоль срединно-океанических хреб-
хребтов. Аномалии располагаются симметрично отно-
относительно оси хребта: по обе стороны размещаются
сходные аномалии и в одинаковом порядке. Важно
ещё и то, что во всех океанах удалось установить
одни и те же аномалии; им присвоили порядковые
номера. Всего их больше 70.
Всё это убедительно и просто объяснили Фред
Вайн и Друм Мэтьюз, геофизики из Кембридж-
Кембриджского университета (Великобритания). Когда вдоль
оси срединно-океанического хребта внедряется и
застывает базальтовая магма, она «записывает»
состояние магнитного поля Земли. Затем застыв-
застывшие базальтовые породы раскалываются посере-
посередине и начинают расходиться в разные стороны.
Получаются как бы две магнитные ленты с двумя
дублирующими друг друга записями всех измене-
■ПИ
Линейные магнитные аномалии прослежены почти на всём дне Мирового океана. Их возраст проверяли и уточняли
с помощью глубоководного бурения, он увеличивается симметрично по обе стороны от оси срединно-океанических
хребтов. По ширине полос одного возраста на карте нетрудно заметить, что в Восточно-Тихоокеанском поднятии скорость
разрастания дна (спрединга) во много раз больше, чем в Срединно-Атлантическом хребте.
Видно также, что вдоль Восточно-Тихоокеанского поднятия скорость спрединга быстро убывает с севера на юг.
Рисунок карты усложняется там, где менялось направление спрединга, и молодые магнитные аномалии в таких местах
следуют под углом к более древним. Стрелки — векторы скоростей спрединга, максимальная скорость — 18 см в год.
Земля среди планет Солнечной системы
ний магнитного поля Земли. При быстром раздви-
раздвигании океанского дна (спрединге) получается
длинная «лента», аномалии располагаются далеко
одна от другой. При медленном спрединге те же
аномалии располагаются ближе, запись получа-
получается более сжатой. Благодаря этому удаётся
вычислить скорость спрединга по любой линии,
пересекающей срединно-океанический хребет.
Давно уже разработана общая (глобальная) шкала
магнитных аномалий, где геологический возраст
каждой датирован в миллионах лет. Измерив
расстояние от линейной аномалии до оси спрединга
или расстояние между двумя аномалиями и
разделив его на время, полученное по возрасту
аномалии, мы узнаем скорость спрединга.
Когда ещё тонкая, только что образовавшаяся
базальтовая земная кора начинает отодвигаться от
оси спрединга, под ней застывает и содержимое
магматического очага. В нижней части океаничес-
океанической коры образуются кристаллические горные
породы, в результате чего её толщина увеличи-
увеличивается и достигает 5—7 км.
В дальнейшем эта кора составляет основу всё
более зрелой океанической литосферы. Снизу на
подошву коры нарастают самые тугоплавкие
минералы астеносферы, оставшиеся после вы-
выделения базальтовой магмы. Это напоминает
утолщение льда в замерзающих водоёмах. Чем
древнее океаническая литосфера, тем больше
тяжёлых, богатых железом мантийных пород
успевает нарасти к ней снизу. Под самыми
древними (юрскими) участками дна толщина этих
пород достигает 70—80 км, что в 10 раз больше
толщины земной коры. В результате средняя
плотность литосферы со временем увеличивается,
и по закону Архимеда она всё больше погружается
в вязкий подстилающий слой — астеносферу.
Океан в этом месте становится всё глубже и
глубже. Таким образом, глубина океана зависит от
возраста дна и, если возраст известен, может быть
рассчитана по формуле. По мере удаления от оси
срединно-океанического хребта дно становится
древнее. Поэтому склоны хребта делаются более
пологими и происходит их плавный, постепенный
переход к окружающим подводным равнинам, где
дальнейшее увеличение глубин незначительно.
В это же время сверху на базальтовой коре
отлагаются морские осадки. Чем дальше от оси
срединно-океанического хребта, тем больше их
успевает накопиться и тем больше глубина
отложения современных осадков. В самых древних
частях океана толщина осадочного слоя около
1 км, но у окраин континентов она бывает и во
много раз больше.
Так зреет океаническая литосфера, становясь
толще и тяжелее. Ей всё труднее удерживаться на
плаву поверх астеносферы, и при горизонтальном
сжатии она легче пододвигается под встречную
литосферную плиту и уходит на глубину. Поэтому
чем древнее дно океана, тем меньше его сохра-
сохранилось. К тому же океаны не безграничны, и при
существующих скоростях движения океаническая
литосфера «добирается» даже до са-
самых отдалённых их окраин не дольше
чем за 180 млн лет. Океаническую
литосферу, более древнюю, чем юрская, на дне
нигде не находили, она известна только по
небольшим «клиньям», включённым в складчатые
горные пояса на краю континентов. По сравнению
со всей Землёй (её возраст — около 4,6 млрд лет)
дно океана очень молодо. В результате каменная
летопись почти всей геологической истории нашей
планеты (более 95%) сохранилась только на
континентах, и лишь последние несколько про-
процентов представлены также и в океане. Но зато для
этого, ближайшего к нам времени геология
океанов даёт неоценимые знания, которые служат
ключом к расшифровке и более ранней истории
Земли.
^ ТАМ, ГДЕ СХОДЯТСЯ
ЛИТОСФЕРНЫЕ ПЛИТЫ
Разнообразные по геологическим последствиям и
иногда драматические события происходят там,
где сходятся литосферные плиты. В 70-е гг. XX
столетия экраны всего мира обошёл художествен-
художественный фильм «Гибель Японии». Сюжет его строился
на вполне научных предпосылках: дно Тихого оке-
океана пододвигается под Японские острова и разру-
разрушает их, увлекая на глубину целые участки побе-
побережья. Всё это сопровождается землетрясениями,
извержениями вулканов и несёт гибель населению
страны. К счастью, эта картина далека от реаль-
реальности: воображение авторов фильма ускорило ход
событий в сотни тысяч раз! То, что они изобразили,
действительно может произойти с Японией, но
через десятки миллионов лет.
Мы уже знаем, что при встречном движении
двух литосферных плит одна из них может
пододвигаться под другую, затягиваться на глуби-
глубину и погружаться в мантию — всё это называют
субдукцией. Если сходятся континентальная и
океаническая литосферные плиты, то вниз всегда
уходит океаническая, потому что она тяжелее и,
плавая на астеносфере, погружена в неё глубже.
Такие зоны субдукции наклонены под континент.
Если же сходятся две океанические плиты, то вниз
уходит более древняя из них, поскольку она толще
и тяжелее. Например, на юго-западе Тихого океана
зона субдукции островов Новых Гебрид направлена
под молодую литосферу моря Фиджи и, таким
образом, наклонена к океану. А недалеко оттуда,
вдоль островов Тонга и Кермадек, где более
древняя литосфера подходит со стороны океана,
еубдукция направлена в обратную сторону, от
океана.
Погружение океанической литосферы начи-
начинается в глубоководном жёлобе. Сначала погру-
погружающаяся литосферная плита уходит вниз полого,
под небольшим углом к горизонтали A0—35°).
Перемещаясь на глубину, породы испытывают всё
большее давление и уплотняются. Океаническая
53
Энциклопедия для детей
плита начинает тонуть в астеносфере,
перегибается и следует вниз под кру-
крутым углом, иногда почти вертикально.
Наконец, опустившись до более плотной нижней
мантии (на глубину около 670 км), она нап-
направляется более полого, а затем почти горизон-
горизонтально. Об этом нам говорят сейсмические волны,
которые «просвечивают» недра Земли. Плотная,
холодная и упругая плита хорошо выделяется
среди окружающей её разогретой и вязкой астено-
астеносферы.
Путь уходящей на глубину литосферной плиты
прослеживается и по очагам многочисленных
землетрясений. Первые очаги появляются уже в
океане под склоном жёлоба, где литосфера перегиб-
перегибается, прежде чем «нырнуть» в мантию. При этом
на внешней стороне изгиба она растягивается и
растрескивается.
Гораздо больше землетрясений, в том числе
катастрофических по своей силе, происходит
дальше, там, где океаническая литосфера упи-
упирается в край встречной плиты, отжимается вниз
и начинает пододвигаться под неё. Очаги земле-
землетрясений размещаются здесь на границе плит, и в
них происходит скол пород в направлении подо-
двигания.
Ещё дальше, на глубинах свыше 60—100 км,
где океаническая плита опускается в вязкую
астеносферу, землетрясений становится меньше.
Их очаги размещаются уже не на границе, а внутри
опускающейся плиты. Они образуются оттого, что
горные породы нагреваются и расширяются. Затем
они сжимаются под высоким давлением, когда
слагающие их минералы начинают переходить в
минералы с более плотной «упаковкой» атомов.
Погружаясь в астеносферу, плита как бы потрески-
потрескивает, «погромыхивает» своими сейсмическими
очагами.
Так она попадает в окружение всё более
горячего мантийного вещества. По мере погру-
Вулканы
Глубоководный
жёлоб
200-
1000
1500
2000 км
-3%
+3%
Аномалии скорости сейсмических волн
Зона субдукции под Идзу-Бонинской островной дугой в Тихом океане. Холодная и плотная литосферная плита
(заметна по повышенным скоростям сейсмических волн) круто уходит вниз, затем следует горизонтально над поверхностью
нижней мантии. Её путь сначала отмечен очагами землетрясений, образующими наклонную зону
скопления сейсмических очагов (зону Беньофа). По мере погружения плита разогревается, на расстоянии 800 км
от жёлоба она настолько теряет упругие свойства, что при дальнейшем движении землетрясения в ней не рождаются.
54
Земля среди планет Солнечной системы
жения литосферная плита разогревается настоль-
настолько, что теряет способность раскалываться, и
возникновение в ней землетрясений становится
невозможным. Поэтому дальше субдукция идёт без
землетрясений. В разных зонах это происходит на
различной глубине: 670—700 км — под остров-
островными дугами Тонга, Новые Гебриды и Марианской
на западе Тихого океана, 140 км — в Мексике и
всего лишь на глубине в несколько десятков
километров от поверхности под Каскадными
горами в Кордильерах. Чем выше скорость
субдукции, чем древнее (а значит, толще и
холоднее) океаническая литосфера, тем дальше от
жёлоба успеет она продвинуться до своего полного
разогревания. И действительно, под Японией, где
относительно древняя литосфера (возраст которой
130 млн лет) пододвигается со скоростью до 10 см
в год, очаги землетрясений прослеживаются в
наклонной зоне на расстоянии до 1400 км от
жёлоба.
Такие наклонные зоны, проникающие глубоко
в мантию Земли, в которых происходит множество
землетрясений, привлекли внимание учёных сразу
же после того, как в 1935 г. их впервые обнаружил
японский сейсмолог Кию Вадати.
20 лет спустя сейсмолог из Кали-
Калифорнийского технологического
института Хуго Беньоф подвёл
итоги изучения этих зон во всём
мире, и с тех пор их называют
зонами Беньофа. Это самые мощ-
мощные скопления очагов земле-
землетрясений на земном шаре.
Именно над зонами Беньофа,
рядом с глубоководными желоба-
желобами, размещаются цепи действую-
действующих вулканов, которые про-
протянулись на многие тысячи ки-
километров вокруг Тихого океана и
образуют его «огненное кольцо».
Появление этих вулканов не слу-
случайно: когда при субдукции океа-
океаническая плита попадает в об-
область высоких давлений и темпе-
температур, на глубине 100—200 км из
неё выделяются так называемые
флюиды и, возможно, некоторое
количество расплавленного ве-
вещества. Литосфера продолжает
погружаться, а отделившиеся от
неё вещества направляются вверх,
где у подошвы земной коры и
внутри неё образуются очаги
магмы. Время от времени магма
прорывается к земной поверхнос-
поверхности и извергается; появляются
вулканы.
Таковы действующие вулканы
на островных дугах всего земного
шара (Курило-Камчатской, Але-
Алеутской и других), а также на краю
Южно-Американского континен-
континента, в тысячекилометровых вулка-
вулканических цепях Анд. Над зоной субд-
субдукции образовались и вулканы Эгейс-
Эгейского моря, в том числе Санторин,
грандиозный взрыв которого за 1500 лет до н.э.
считают главной причиной гибели крито-микен-
ской цивилизации.
Отделение флюидов при субдукции происходит
на определённой глубине, и именно над этим
местом появляются вулканы. Отсюда вытекает
простая геометрическая закономерность разме-
размещения вулканов: чем круче наклонена зона
субдукции (берущая начало от глубоководного
жёлоба), тем ближе к жёлобу вулканическая цепь.
Например, в Японской островной дуге расстояние
от «вулканического фронта» до оси жёлоба около
250 км, а в соседней Идзу-Бонинской островной
дуге (к югу-востоку), где океаническая плита
погружается круче, — всего лишь 160—170 км.
Эта закономерность отмечается повсеместно.
Иногда при субдукции край встречной плиты,
подобно бульдозеру, соскребает слои морских
отложений с пододвигающейся под неё океаничес-
океанической литосферы. Слои сминаются в складки, и так
образуется целый складчатый пакет. В результате
Вулканическая островная -дуга
При субдукции океаническая литосфера попадает в область высоких давлений
и температур, где от неё отделяются флюиды и, возможно, немного расплава.
Над этим местом образуются магматические очаги, а на поверхности — цепочки
вулканов. Линии с цифрами указывают температуру.
55
Энциклопедия для детей
При погружении аппарата «Наутилус» в
Японский глубоководный жёлоб, где дно
Тихого океана пододвигается под островную дугу,
была обнаружена подводная гора Касима.
Отколовшиеся от неё части уже затянуты в зону субдукции
край континента или островной дуги наращи-
наращивается в сторону океана. Обычно, как, например,
у берегов Мексики, ширина такого пакета не
превышает 20—30 км, но при благоприятных
условиях она может быть гораздо больше. Так,
перед дугой Малых Антильских островов, от-
отделяющей Карибское море от Атлантического
океана, глубоководный жёлоб заполняется обиль-
обильными выносами реки Ориноко. Видимо, и в
прошлом туда поступало много осадочного матер-
материала, и поэтому ширина полосы, образовавшейся
из смятых донных осадков, достигает почти
300 км.
У побережья Гватемалы в Центральной Амери-
Америке, наоборот, силы трения в зоне субдукции
настолько малы, что осадки, покрывающие океа-
океаническую плиту, не задерживаются в жёлобе, а
пододвигаются вместе с плитой под край континен-
континента. Благодаря бурению скважин удалось выяснить,
что «смазкой», уменьшающей трение, служит
сверхвысокое давление разогретой воды, заполня-
заполняющей все поры и трещины на границе плит.
В таких условиях субдукция поглощает не
только морские осадки, но даже вулканические
горы, которых немало на дне океана. Вот что
открылось взору исследователей летом 1985 г.,
когда в аппарате «Наутилус» они опустились в
Японский жёлоб на глубину 6 км от поверхности
океана. В этом месте на дне находилась древняя
вулканическая гора Касима, которая постепенно
«подъехала» к жёлобу на подстилающей её
литосфере, как на ленте транспортёра. Когда
«лента» начала опускаться и уходить под ост-
островную дугу, гора Касима раскололась, и сейчас её
части тоже затягиваются под склон жёлоба.
В некоторых зонах субдукции край встречной
литосферной плиты соскребает слои морских
K4SC;'cr отложений с пододвигающейся океанической коры.
Так наращивается в наши дни тихоокеанская
окраина Северной Америки в штате Орегон.
Но есть и другие зоны субдукции, где, напротив,
силы сцепления между плитами очень велики. Это
проявляется на Тихоокеанском побережье Южной
Америки, в Чили, где пододвигающаяся океани-
океаническая плита отделяет и захватывает с собой целые
участки противостоящего берега. При сильном
сцеплении плит и их встречном движении там
накапливаются большие напряжения и проис-
происходят сильные землетрясения. Это можно сравнить
с пружиной, которую мы сжимали всё сильнее, но,
соскользнув с упора, она мгновенно распрям-
распрямляется. Так же в какой-то момент освобождается
энергия и на границе плит. Они резко смещаются,
и земля содрогается. В мае 1960 г. такое
землетрясение произошло на юге Чили, в районе
города Вальдивия, где побережье сразу опустилось
на 1—2 м, наклонилось в сторону континента и
немного сдвинулось от него к глубоководному
жёлобу. Океанские воды навсегда затопили тысячи
гектаров прибрежной равнины, и только местами
над уровнем моря выступали крыши уцелевших
строений и вершины деревьев.
В редких случаях край континента сталки-
сталкивается с островной дугой. Бывает также, что,
закрывается неширокий, ещё только начавший
формироваться глубоководный бассейн, такой,
как Красное море. Тогда тяжёлая океаническая
литосфера выжимается вверх и надвигается на
континентальную окраину. В противоположность
субдукции такое явление называют абдукцией.
Огромный участок океанической литосферы, дли-
длиной почти 500 км и шириной до 100 км, был
надвинут подобным образом на восточную оконеч-
оконечность Аравийского полуострова. Он так и остался
лежать там, а позднее, изрезанный многочис-
56
Земля среди планет Солнечной системы
ленными долинами и оврагами, превратился в
горную гряду Оман. Некоторые овраги, прорезав
бывшую океаническую кору, вскрыли в её породах
рудные залежи. При выветрива-
выветривании руды приобрели яркую окрас-
окраску, которая ещё в доисторические
времена привлекла внимание че-
человека. До наших дней здесь
сохранились остатки простейших
горных выработок. Так благодаря
обдукции рудокопам древности
стали доступны месторождения,
образовавшиеся среди чёрных ку-
курильщиков в тёмных пучинах
океана.
Иногда там, где сходятся лито-
сферные плиты, сталкиваются два
континента — это, как мы уже
знаем, называют коллизией. При
коллизии лёгкая гранитная «об-
«облицовка» континентальных лито-
сферных плит не поддаётся затал-
заталкиванию и затягиванию в ман-
мантию. Она слишком плавучая, что-
чтобы погрузиться в астеносферу, и
поэтому отслаивается отдельными
огромными пластинами, которые
нагромождаются у поверхности в
виде горных сооружений. Самый
яркий пример такого горообразо-
горообразования — поднятие цепи Гималаев
и Тибетского нагорья в ходе
столкновения Индостана с юж-
южным краем Евразиатского конти-
континента. Это поднятие началось
45—50 млн лет назад и продол-
продолжается поныне. Близ поверхности
земли «скучиваются» лёгкие по-
породы верхов континентальной литосферы, а вся
остальная, нижняя тяжёлая её часть в это же
время круто погружается в астеносферу почти так
же, как это происходит при субдукции. Подробнее
о горообразовании, о связанных с ним земле-
землетрясениях и вулканических извержениях расска-
рассказывается в статье «Образование гор».
СЛОЖНАЯ
СУММА ДВИЖЕНИЙ
Если все литосферные плиты на Земле находятся
в непрерывном движении, то как измерить его
направление и скорость? Ведь для этого надо иметь
какую-то неподвижную точку отсчёта, по отно-
отношению к которой и будет определяться их движе-
движение. Ни одна из литосферных плит не может слу-
служить таким ориентиром. Горизонтальное движе-
движение мы замечаем главным образом на границе двух
плит или сравнивая повторные измерения рас-
расстояния между точками, находящимися на разных
плитах. Это всего лишь относительные движения,
т.е. движения одних плит относительно других.
В редких случаях, когда при субдукции край континента сталкивается
с островной дугой (верхний рисунок) или когда закрывается неширокая зона
спрединга (нижний рисунок), тяжёлая океаническая литосфера выжимается
и надвигается на континентальную окраину.
Они очень важны, но не дают полного представ-
представления о перемещении литосферы по отношению к
глубоким недрам Земли, т.е. к её нижней мантии
и ядру.
Один из способов вычисления расстояний
между континентами — определение разности во
времени приёма радиосигнала квазара, очень
далёкого космического источника радиоизлуче-
радиоизлучения, находящегося вне нашей Галактики. Момен-
Моменты приёма сигнала определяют и сравнивают по
атомным часам, точность хода которых составляет
несколько десятимиллиардных долей секунды!
При другом способе используются лазеры: луч с
одного континента направляют на Луну или на
искусственный спутник Земли таким образом,
чтобы, отражённый, он попал в нужную точку на
другом континенте. Оба способа дают почти
одинаковую точность и позволяют уловить изме-
изменение расстояния между континентами, произо-
произошедшее за несколько лет. Относительные движе-
движения были измерены подобным образом между
всеми литосферными плитами.
Относительные движения плит, происходящие
за длительное время (миллионы лет), изучают
67
Энциклопедия для детей
другими методами. Мы уже знаем, как
по размещению и возрасту линейных
магнитных аномалий на дне океана
вычисляют скорость спрединга по одну сторону от
оси срединно-океанического хребта. Если эту
величину удвоить, получим полную скорость
относительного движения двух расходящихся от
хребта литосферных плит.
Но как измерить движение литосферной плиты
в координатах планеты Земля, т.е. по отношению
к её глубоким недрам? Эта задача решается только
приблизительно, на основе гипотезы о горячих
точках, которую высказал в 1963 г. Дж. Тузо
Вилсон из Университета Торонто (Канада). После
посещения Гавайских островов в Тихом океане он
предложил объяснение того факта, что действу-
действующие вулканы этих островов находятся на
окончании целой гряды давно уже остывших
древних вулканов, протянувшейся на 2600 км к
северо-западу вдоль подводного Гавайского хребта.
Возраст этих вулканов увеличивается по мере
удаления от Гавайских островов, а самый дальний
вулкан этой гряды извергался 42 млн лет назад.
Согласно гипотезе, вулканические извержения
происходят сейчас в той «горячей точке», где снизу
к подошве литосферы подходит пересекающая
астеносферу восходящая мантийная струя. Она
несёт с очень больших глубин тепло и вещество,
которые необходимы для образования магматичес-
магматического очага. Если литосфера перемещается, сколь-
скользит над неподвижной мантийной струёй, то вместе
с ней отодвигается вулкан, и так выстраивается
цепочка мёртвых вулканических гор, причём
каждая следующая моложе предыдущей. Мантий-
Над горячей мантийной струёй (в «горячей точке»)
образуется вулкан. Если литосфера перемещается, вместе
с ней отодвигается вулкан, и так выстраивается цепочка
мёртвых вулканических построек, причём каждая
следующая моложе предыдущих.
ная струя как бы прочерчивает снизу на скользя-
скользящей над ней океанической плите свой горячий
след. По возрасту вулканов и расстоянию между
ними определяют скорость движения литосферной
плиты, которая для Гавайского хребта оказалась
равной 10 см в год.
В дальнейшем удалось обнаружить более 20
таких «горячих точек». Там, где следы, идущие от
них, отчётливы (как в случае Гавайского хребта),
прослежен путь движения литосферы за десятки
миллионов лет. По изломам линий, прочерченных
мантийными струями, судят об изменениях на-
направления, в котором двигались литосферные
зоны пододвигания океанических
плит (зоны субдукции)
Горизонтальное движение одной литосферной плиты относительно другой определяют путём многократных точных
измерений расстояния между ними, которые проводят в течение нескольких лет. Один из способов измерения по разности
времени приёма космического радиосигнала. Время при этом сравнивают по атомным часам. Справа —
: "^' результат таких определений для Гавайских и Маршалловых островов (Тихоокеанская плита),
приближающихся к Евразии. Эта плита пододвигается под остров Хонсю со скоростью около 6 см в год.
58
Земля среда монет Солнечной системы
плиты. Оказалось, что переломные моменты гео-
геологической истории, такие изменения проис-
происходили одновременно с несколькими плитами.
Такие движения литосферы относительно глу-
глубоких недр Земли условно называют абсолютными
движениями. К сожалению, точность их измерения
невелика, к тому же главные ориентиры —
мантийные струи — нельзя считать вполне
неподвижными даже для не очень длительных
отрезков геологической истории.
Если по стрелкам-векторам на карте лито-
сферных плит сравнить движение плит на запад и
восток, нетрудно заметить, что первое преобладает.
А это означает небольшое общее проворачивание
на запад всей литосферы Земли относительно её
ядра и нижней мантии!
Геофизики и астрономы давно уже знают, что
приливные волны, вызываемые притяжением Лу-
Луны, непрерывно возмущают не только океанскую
воду, но и земную кору, где они намного меньше
и поэтому незаметны. При образовании такой
волны литосфера сопротивляется изгибу, что
порождает силы приливного торможения. Под
действием этих сил в ходе вращения Земли вокруг
собственной оси литосфера немного отстаёт от
более глубоких оболочек, которые отделены от неё
пластичной астеносферой. В таком западном
дрейфе участвуют и важнейшие зоны спрединга,
такие, как Срединно-Атлантический хребет и
Восточно-Тихоокеанское поднятие;
они тоже перемещаются на запад.
Таким образом, быстрые движения
литосферных плит от зон растяжения (спрединга)
к зонам пододвигания (субдукции), обусловленные
циркуляцией мантии, накладываются на их об-
общее, хотя и неодинаковое, смещение в западном
направлении. Самое устойчивое положение при
этом сохраняют зоны субдукции на западе Тихого
океана (под островными дугами и желобами на
востоке Азии и Австралии), которые круто уходят
вниз и, таким образом, глубоко «заякорены» в
мантии.
Западным дрейфом литосферы под действием
сил приливного торможения объясняют асим-
асимметрию Тихого океана: с одной стороны он
обрамляется гирляндами островных дуг, а с
другой — берегами континентов. Этот дрейф
определил и надвигание Северной Америки на
Восточно-Тихоокеанское поднятие, что сильно
повлияло на горообразование и вулканизм в
Кордильерах.
Если в дополнение к сказанному напомнить о
центробежном перемещении континентов по мере
распада Пангеи, то станет ясно, насколько сложна
сумма всех движений, в которых участвуют
литосферные плиты. И не одному поколению
исследователей предстоит ещё потрудиться над её
расшифровкой.
СТРОЕНИЕ ЗЕМНОЙ
КОРЫ КОНТИНЕНТОВ
И ДНА ОКЕАНОВ
КОНТИНЕНТЫ
Континенты, или материки, — это огромные
массивы-плиты сравнительно мощной зем-
земной коры (толщина её 35—75 км), окружён-
окружённые Мировым океаном, кора под которым тонкая.
Геологические континенты несколько больше их
географических очертаний, т.к. имеют подводные
продолжения.
В строении континентов выделяются три типа
структур: платформы (плоские формы), орогены
(рождающиеся горы) и подводные окраины.
ПЛАТФОРМЫ
Платформы отличаются пологохолмистым, низ-
низменным или платообразным рельефом. У них есть
щиты и толстый многослойный чехол. Щиты
сложены очень прочными породами, возраст
которых от 1,5 до 4,0 млрд лет. Они возникли при
высоких температурах и давлениях на больших
глубинах.
Такие же древние и прочные породы слагают и
остальную часть платформ, но здесь они скрыты
под толстым плащом осадочных отложений. Этот
плащ называется платформенным чехлом. Его
действительно можно сравнить с чехлом для
мебели, который сохраняет её от повреждений.
Части платформ, покрытые таким осадочным
чехлом, называются плитами. Они плоские, как
будто слои осадочных пород прогладили утюгом.
Около 1 млрд лет назад начали накапливаться
слои чехла, и процесс продолжается до настоящего
времени. Если бы платформу можно было разре-
разрезать огромным ножом, то мы увидели бы, что она
похожа на слоёный пирог.
ЩИТЫ имеют округлую и выпуклую форму.
Они возникли там, где платформа очень длитель-
длительное время медленно поднималась. Прочные породы
59
Энциклопедия для детей
подвергались разрушительному дейст-
действию воздуха, воды, на них оказывала
влияние смена высоких и низких
температур. В результате они растрескивались и
рассыпались на мелкие кусочки, которые уноси-
уносились прочь, в окружающие моря. Щиты сложены
очень древними, сильно изменёнными (метаморфи-
(метаморфическими) породами, образовавшимися несколько
миллиардов лет на больших глубинах при высоких
температурах и давлениях. В некоторых местах
высокая температура заставляла породы пла-
плавиться, что приводило к формированию гранитных
массивов.
Посмотрите на минутную стрелку часов — она
довольно медленно перемещается, но движение её
можно заметить. Для того чтобы увидеть подъём
земной коры, не хватит всей человеческой жизни.
Так же медленно удаляются со щитов разрушен-
разрушенные породы. Подсчитано, что в течение одного года
может быть смыт слой толщиной 0,03 мм, т.е.
намного тоньше листа бумаги. Но этот процесс
продолжается уже более 600 млн лет, и разруше-
разрушение происходит непрерывно, а значит, со щитов за
это время было удалено более 15 км отложений.
Правда, были ещё и эпохи оледенений. Ледник,
двигаясь по щитам, сдирал с них, как бульдозер,
огромные массы пород и переносил на большие
расстояния. Даже в Подмосковье встречаются
окатанные валуны, которые ледник притащил с
Балтийского щита (где сегодня располагаются
Финляндия, Карелия, Швеция и Норвегия), про-
проделав путь во многие сотни километров. Поэтому
не удивительно, что в пределах щитов обнаружи-
обнаруживаются породы, которые когда-то находились на
глубинах около 20 км.
На щитах открыты разнообразные месторож-
месторождения полезных ископаемых, таких, как железо,
свинец, цинк, золото, уран. На какую же глубину
в недра щитов уходят пласты этих месторождений?
Хватит ли их запасов для будущих поколений
людей? И что же залегает под древнейшими
породами, обнажающимися на щитах?
Ответы на эти вопросы учёные получают с
помощью сверхглубоких (более 12 км) скважин.
Такие скважины сейчас есть во многих странах
мира, но впервые сверхглубокую скважину пробу-
пробурили в России на Кольском полуострове.
В фантастическом романе Алексея Николаеви-
Николаевича Толстого «Гиперболоид инженера Гарина»
главный герой Пётр Петрович Гарин изобрёл
гиперболоид — прибор, собирающий световую
энергию в узкий луч (через 30 лет физики
действительно создали такой прибор и назвали его
лазером). С помощью гиперболоида Гарин пробу-
пробурил на острове в океане глубокую 8-километровую
шахту сквозь толщу земной коры до оливинового
пояса и начал добывать расплавленное золото.
Под верхним слоем земной коры, состоящим из
гранитов и очень прочных, изменённых в глубине
метаморфических пород, находится «базальто-
«базальтовый» слой, в котором много минерала оливина.
Однако этот слой не расплавленный, а твёрдый.
Предполагали, что на Кольском полуострове он
располагается на глубине 10 км. Поэтому именно
здесь начали бурение сверхглубокой скважины. Её
глубина превысила 12 км (это самая глубокая
РАСПОЛОЖЕНИЕ КРУПНЕЙШИХ СТРУКТУР КОНТИНЕНТОВ
■древние
I платформы
■ молодые
I платформы
| | складчатые
I области
■ границы
I платформ
,пассивные
Ч континентальные
Jокраины
, активные
континентальные
1 окраины
60
Земля среди планет Солнечной системы
Кольская сверхглубокая скважина.
Буровая установка располагается
в высотной части здания для того,
чтобы бурение могло вестись зимой и летом.
скважина в мире), но «базальтовый» слой так и не
был достигнут. Тем не менее бурение показало, что
на больших глубинах содержатся крупные запасы
никеля, меди и других металлов. Оказалось также,
что на 12-километровой глубине температура
пород не очень высокая — около 100° С. И там,
несмотря на огромное давление, были обнаружены
трещины, заполненные минерализованной водой.
Расплавленного золота там, разумеется, не
оказалось. Зато люди убедились в том, что запасов
самых разных полезных ископаемых им хватит
ещё на многие десятилетия.
ПЛИТЫ. Прочное основание
платформ, т.е. их фундамент, покрыто
чехлом, состоящим из горизонтально
залегающих осадочных пластов, образовавшихся
как в море, так и на суше. Крупные районы
платформ, в которых фундамент перекрыт чехлом,
называются плитами. Моря, заливавшие плиты,
были неглубокими. Реки сносили в них рыхлый
материал, образовавшийся за счёт разрушения
пород постоянно вздымавшихся щитов. В мелком,
тёплом море в изобилии развивались живые
организмы. Их остатки накапливались на морском
дне, образуя толщи органогенных осадочных пород
(см.ст. «Горные породы», раздел «Осадочные
породы»). Медленное опускание плит как бы
уравновешивалось накоплением осадочных толщ.
Некоторые плиты в древние геологические
эпохи были залиты лавами вулканов и засыпаны
туфами, а в слои осадочных пород внедрялась и
застывала магма в виде пластовых интрузий.
Такие вулканические поля называются траппами
(от шведск. «trapp» — «лестница»). Действи-
Действительно, после того как реки прорезают толщу
базальтов, их пласты образуют как бы гигантскую
лестницу на склонах долин, т.к. базальты очень
прочны и плохо разрушаются, а потому создают
уступы, напоминающие ступени.
Берега морей на платформах постоянно изменя-
изменялись. Бывало, что море ненадолго заливало и
щиты. Периоды расширения морского пространст-
пространства называются трансгрессиями. В другие времена,
наоборот, площадь, занятая Мировым океаном,
сокращалась, т.е. происходили регрессии, и на-
накопленные на морском дне осадки начинали
размываться.
Толщина осадочного чехла плит неравномерна.
Там, где земная кора прогибалась в течение
длительного времени, накопился очень мощный
чехол — до 20 км. В нём встречаются пласты
натриевых и калийных солей. Под неравномерной
нагрузкой перекрывающих пластов соли начинают
Возраст пород:
■■Щ архейский и
^ЦЦ нижнепротерозойский
|^flR верхнепротерозойский
■
нижнепалеозойский
верхнепалеозойский
мезозойский
кайнозойский
разломы
магматические
образования
61
Энциклопедия для детей
медленно «всплывать» вверх, про-
прорывая осадочные породы, и даже
иногда выходят на поверхность. Возни-
Возникают соляные купола. Каменная соль, очутившись
на земной поверхности, начинает растворяться
дождевой водой. Иногда над куполами образуются
озёра с очень солёной водой, такие, например, как
озёра Баскунчак и Эльтон в Прикаспийской
впадине. Вода в них, насыщенная солями, такая
тяжёлая, что человек, не умеющий плавать,
выталкивается на поверхность, как поплавок, и не
тонет.
Медленные и спокойные колебательные дви-
движения платформ вверх и вниз иногда прерываются
более интенсивными движениями. Это означает,
что наступил период активной жизни платформ.
Как правило, такие периоды обусловлены проявле-
проявлениями рифтогенеза, который на платформах
сопровождается подземными толчками (землетря-
(землетрясениями) и образованием активных вулканов.
Иногда он приводит к расколам континентов и
удалению друг от друга вновь образовавшихся
блоков. Подробнее об этом будет рассказано в
разделе «Рифтогенез».
Кроме того, на платформы оказывают влияние
активные тектонические процессы, происходящие
в смежных орогенных, или горных, областях.
Землетрясения в горных областях вызывают
колебания фундамента платформ. Так, происшед-
происшедшее в Румынии в 1977 г. землетрясение привело к
большим разрушениям в Бухаресте, затронуло
молдавские города и даже ощущалось в Москве, на
расстоянии более чем 1500 км от эпицентра.
Соседние с платформами орогены влияют на
них и другими способами, для понимания которых
необходимо рассмотреть сами орогены.
ОРОГЕНЫ
Слово «орогены» в переводе означает «рождаю-
«рождающиеся горы». Это очень неспокойные области Зем-
Земли. Они протягиваются широкими поясами по
окраинам или внутри континентов, отделяя плат-
платформы друг от друга. В орогенах находится боль-
К. Д. Фридрих. «Сельский ландшафт». XIX в.
62
Земля среда планет Солнечной системы
шая часть действующих вулканов. Здесь часто
происходят сильные землетрясения.
Вспомните волны, которые возникают на море
во время шторма. Пласты осадочных пород в
орогенах образуют нечто похожее на гигантские
застывшие волны. Ещё здесь есть лавы и туфы,
тоже смятые и разорванные. Волны-складки
покрыты сетью трещин и разломов, по которым
поднявшаяся из глубин магма проникла внутрь
земной коры и застыла. Продолжая сминаться,
складки наваливаются друг на друга и образуют
многослойные пакеты из пластин, которые назы-
называются тектоническими покровами.
Прочные платформы сдавливают и сжимают
податливые осадочные массы. Если они, сбли-
сближаясь, сталкиваются, то горные пояса располага-
располагаются внутри континентов и называются внутри-
континентальными.
Чем выше скорость сближения, тем сильнее
сжатие и выше скорость поднятия горных соору-
сооружений. Если сближаются континентальная плат-
платформа и земная кора под океаном, то образуется
окраинно-континентальный орогенный пояс.
Здесь происходят более сильные извержения
вулканов и землетрясения, чем во внутрикон-
тинентальных поясах.
Континенты неоднократно меняли свои очер-
очертания и направления движения, не раз они
сталкивались между собой. Поэтому горно-склад-
чатые пояса образовались в разное время и имеют
различный возраст. На тектонической карте они
окрашены в разные цвета. Жёлтая окраска отдана
молодым мезозойским и кайнозойским складча-
складчатым поясам, появившимся 200—250 и 50—
100 млн лет назад соответственно. Коричневым
цветом показано распространение более древних
горных поясов, возникших в палеозое. Возраст их
до 600 млн лет.
Чем выше горы, тем интенсивнее они разру-
разрушаются. Удаляющиеся с них обломки не уносятся
далеко, а накапливаются в прогибах земной коры,
возникающих по краям поднимающихся горных
систем.
Под молодыми горными поясами земная кора
очень толстая — до 70 км. У них есть как бы
глубокие корни из относительно лёгкого вещества
земной коры, опущенного в более тяжёлую
мантию. Попробуйте погрузить в воду надутый
воздухом резиновый шарик. Его начинает вытал-
выталкивать известная Архимедова сила. То же самое
происходит и с толстой земной корой орогенов.
Только всплывает она гораздо медленнее, чем
шарик. Это продолжается довольно долго после
сближения литосферных плит.
По мере подъёма и разрушения гор толщина
земной коры орогенов уменьшается до обычных
для платформ 40 км. Поднятия прекращаются.
Горы разрушаются и превращаются во всхолмлен-
всхолмленную равнину. Бурная жизнь земной коры в этой
области на время приостанавливается, и бывшая
горная страна — ороген — становится молодой
континентальной платформой. Она начинает мед-
медленно погружаться, и на ней накапли-
накапливаются толщи морских осадков, ко-
которые часто содержат крупные запасы
нефти и газа. Ими богата, например, Западно-
Сибирская равнина — огромная плита одной из
таких молодых платформ.
Итак, мы познакомились с тем, как устроены
надводные части континентов; побываем теперь на
их подводных продолжениях — континентальных
окраинах.
ПОДВОДНЫЕ
КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ
ОКРАИНЫ
Для того чтобы узнать об устройстве континен-
континентальных окраин, совершим путешествие на фан-
фантастическом подводном вездеходе — океаноходе,
созданном наподобие уже существующего луно-
лунохода, который по командам с Земли передвигался
по Луне.
Путешествие начинается от Арктического по-
побережья России на север, но аналогичную картину
можно видеть, если двигаться от восточных
берегов Северной или Южной Америки. Сначала
океаноход погружается на подводное продолжение
низменной прибрежной равнины. Глубина моря
медленно возрастает до 200 м. Подводная равнина
такая же плоская и ровная, поэтому получила
название шельф, что в переводе с английского
языка означает «полка». Подобно плитам ма-
материков, шельф богат нефтью и газом. Некоторые
страны, например Англия и Норвегия, полностью
снабжают себя жидким топливом из подводных
месторождений на шельфе Северного моря.
Путешествие продолжается, но погружение
происходит быстрее, потому что уклон дна увели-
увеличился до 3—5°. Мы попали на континентальный
склон, обращенный в сторону открытого океана.
Он изрезан глубокими долинами — каньонами,
размытыми придонными течениями, которые сно-
сносят с шельфа и склона осадочный материал
подобно рекам суши. На континентальном склоне
земная кора ещё тоньше — до 10—15 км. Здесь
гранитный слой, покрывающий материки и их
подводные продолжения, оканчивается.
Теперь, спустившись со склона, погружаемся на
глубину 3—4 км. Здесь располагается континен-
континентальное подножие. Оно слегка всхолмлено от
неравномерного выпадения осадков из потоков,
стекающих сюда по каньонам с континентального
склона.
Континентальное подножие — это настоящее
океанское дно и в геологическом отношении.
Мелкие частицы, которые в изобилии сносятся с
шельфа, откладываются и на склоне, и на его
подножии, постепенно засыпая их. Континент как
бы разрастается вширь.
Во время путешествия мы пока не видели ни
одного вулкана и нас не беспокоили земле-
землетрясения. Про такие области говорят, что здесь
спокойная тектоническая обстановка. Такой тип
63
ТЕКТОНИЧЕСКАЯ КАРТА
к западу от Гринвича 160*
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ОБЛАСТИ МАТЕРИКОВ
Древние платформы
Выступы кристаллического фундамента платформ на поверхиость (щиты)
Участки распространения платформенного чехла (плиты)
с относительно неглубоким залеганием фундамента
с глубоким залеганием фундамента
Области байкальской складчатости
Области каледонской складчатости
Области герцинской складчатости
Герцинские краевые прогибы
Области мезозойской складчатости
Срединные массивы
Мезозойские краевые прогибы
Эпипалеозоиские и эпимезозоиские плиты
(чехол молодых платформ)
с относительно неглубоким залеганием фундамента
с глубоким залеганием фундамента
Области кайнозойской складчатости
Кайнозойские краевые прогибы
120* ЮО* 80* 60' 40*
и (улканическми пояс
1НИЧССКИЙ ПОЯС
кеанического типа, поднятые над уровнем моря
ВЛАСТИ ДНА МОРЕЙ И ОКЕАНОВ
ной корой материкового типа
|Ы материков
Области с земной корой океанического типа
| | Океанические платформы
| . I Краевые океанические желоба
| | Срединноокеанические хребты
у*~~ Разломы
401 ВО' 80* 100" 120' 140* 160" 180'
Масштаб 1:100 000 000 (• 1 см 1000 км)
1000 0 1000 2000 3000 4000
На тектонической карте
мира изображены
«составные части» земной
коры: возвышающиеся над
океаном и погружённые
неглубоко под воду
складчатые сооружения
материков, вулканические
пояса и тектонические
структуры дна океанов.
5000 км
Энциклопедия для детей
континентальных окраин широко рас-
распространён в Атлантическом океане.
Путешествие в глубь Тихого океана
от берегов Южной Америки, Азии или Новой
Зеландии было бы более опасным и сложным.
Двигаясь от Азии и пересекая шельф и континен-
континентальный склон, сначала увидим знакомую карти-
картину. Но спуститься здесь предстоит в уменьшенное
подобие океана — глубоководную котловину
окраинного моря. Над её ровным дном возвы-
возвышаются отдельные подводные горы — потухшие
вулканы. Пересечём котловину и начнём подни-
подниматься по склону гигантского хребта, отдельные
вершины которого выступают над водой и об-
образуют архипелаги островов — островные дуги. На
самом склоне встречаются действующие вулканы.
Во время извержений лава изливается из них на
дно и быстро затвердевает, принимая причудливые
формы.
Взберёмся ненадолго на вершину: с неё хорошо
видно, что цепочки островов образуют дуги,
выгнутые в сторону открытого океана. Острова
увенчаны многочисленными вулканами, боль-
большинство которых действующие. Наш океаноход
часто потряхивает — сказываются землетрясения,
которые сотрясают вулканический хребет.
Посмотрим, что же под нами. Толщина земной
коры, которая под котловиной окраинного моря
составляла всего около 10 км, под островной дугой
вновь возрастает до 25 км.
Перевалив завершённый островами подводный
хребет, продолжаем путешествие в глубь океана.
КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ ОКРАИНЫ ПАССИВНОГО
(АТЛАНТИЧЕСКОГО)ТИПА
КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ ОКРАИНЫ АКТИВНОГО
(ТИХООКЕАНСКОГО) ТИПА
глубоководный
жёлоб
базальтовый слой
гранитный слой
осадочный слой
Вновь начинаем спускаться по склону, но уже
более крутому. Океаноход погружается теперь
гораздо глубже, чем раньше. Мы спускаемся в
глубоководный жёлоб. Наш подводный аппарат
испытывает сильное давление — ведь на него
«давит» 10-километровая толща воды. В самом
глубоком месте предстоит пересечь границу сбли-
сближающихся литосферных плит.
В глубоководных желобах океанические плиты
погружаются под островные дуги. След погру-
погружения в земной коре под островами отмечен
сильной сейсмичностью, сосредоточенной вдоль
узких зон, наклонённых в сторону континента.
Такие высокосейсмичные зоны принято называть
в честь геологов, их изучавших, зонами Вадати —
Заварицкого — Беньоффа. Часть пород, нахо-
находящихся под океанической плитой, расплавляется
от трения, поднимается в виде магмы и извергает-
извергается. Вот почему на островных дугах и рядом с ними
много вулканов. Действующие вулканы и высокая
сейсмичность позволяют назвать такой тип конти-
континентальных окраин активным, или тихоокеан-
тихоокеанским.
Окраины Американских континентов несколь-
несколько иные. Здесь нет морей. Действующие вулканы
размещены на побережье материка. Шельф очень
узок, сразу переходит в континентальный склон,
который опускается в глубоководный жёлоб.
На активных окраинах взаимодействие конти-
континентов и океана не такое спокойное, как на
пассивных. В одном месте океан создаёт неболь-
небольшие, окраинные моря на краю континента. В
другом месте континент подминает под себя край
океанского дна. Идёт настоящая борьба, которая
сопровождается извержениями вулканов и земле-
землетрясениями.
РИФТОГЕНЕЗ
Прежде чем начинать знакомство со строением дна
Мирового океана, рассмотрим, что представляет
собой процесс рифтогенеза, о котором часто упо-
упоминалось при знакомстве со строением конти-
континентов.
Простой опыт поможет лучше понять механизм
действия рифтогенеза. Достаньте кусок льда из
холодильника, положите его на лезвие разогретого
ножа. Лёд начнёт плавиться. Если нож сильно
нагрет, то он проплавит кусок льда насквозь и
разделит на две части. Если же нож нагрет слабо,
то в куске льда образуется лишь вытянутая
вмятина. Примерно так же развивается рифто-
генез, но в качестве ножа выступает горячая
магма, а в качестве льда — земная кора.
Рифтогенез — это процесс, приводящий к
образованию рифта. Слово «рифт» в переводе с
английского языка означает «расселина», «откры-
«открытое пространство», «расхождение». Рифтогенез
начинается с подъёма горячей мантии к подошве
земной коры, которая растягивается. Кора при
этом раскалывается. Глубокие разломы, доходя-
доходящие до мантии, приводят к падению давления в
66
Земля среда планет Солнечной системы
ней, вызывая её плавление. Расплавленное вещест-
вещество мантии (магма) поднимается по этим разломам
к поверхности Земли и, если изливается, вызывает
вулканическую деятельность.
На поверхности формируются ограниченные
разломами прогибы, которые называются грабе-
грабенами. Если к подошве земной коры не поступает
новая порция горячей магмы, мантия начинает
остывать, уменьшаться в объёме, что приводит к
прогибанию земной коры. Образовавшийся прогиб
заполняется осадками. Так возникают наиболее
глубокие прогибы на древних и молодых платфор-
платформах.
В том случае, если горячая магма продолжает
поступать к подошве земной коры, кора ещё
больше растягивается, затем разрывается на части,
которые удаляются друг от друга. Пространство
между расходящимися блоками заполняется осты-
остывающим мантийным веществом. Формируется
новый, океанический тип земной коры, более
тонкой и тяжёлой, чем земная кора континентов.
По мере удаления от центра рифтовой структуры
мантия и вновь образованная океаническая кора
всё больше охлаждаются и погружаются. Таким
образом возникают океанские котловины. Ряфто-
генез, а следовательно, растяжение в геологи-
геологической истории проявлялись неоднократно. Благо-
Благодаря рифтогенезу сформировались наиболее глубо-
глубокие прогибы в древних платформах. Он играл
ведущую роль при переходе разрушенных палео-
палеозойских орогенов в прогибы, давшие начало
молодым плитам. Наконец, этот процесс вызвал
интенсивные тектонические движения на древних
платформах и в складчатых областях.
Наиболее крупными и активными современ-
современными рифтами на континентах являются Бай-
Байкальский рифт на краю Сибирской
платформы и Восточно-Африканский
рифт на Африканской платформе.
Но особенно активно рифтогенез проявился и до
сих пор продолжает действовать в океанах.
Процесс рифтогенеза оказал большое влияние на
развитие океанов.
ДНО ОКЕАНОВ
В геологическом отношении Мировой океан зани-
занимает около 60% площади планеты, т.е. несколько
меньше той площади, которая на географических
картах закрашена голубым цветом. Разница при-
приходится на шельф — подводное продолжение ма-
материков, о котором было рассказано выше.
Мировой океан отличается от континентов по
строению земной коры. Она под ним более
тонкая — всего около 10 км толщиной, т.е. в
среднем в четыре раза тоньше, чем земная кора
континентов. Кора океанов состоит из трёх слоев.
Верхний из них сложен преимущественно тонко-
тонкозернистыми осадками толщиной до 3 км. Всё ложе
Мирового океана подстилается базальтами, состав-
составляющими второй слой толщиной 2—3 км. Третий
слой океанической коры образован магматичес-
магматическими породами основного и ультраосновного
состава, а это уже верхняя мантия.
ВЕЛИКИЕ РАВНИНЫ
НА ДНЕ ОКЕАНА
Вновь воспользуемся океаноходом и продолжим
наше первое путешествие, которое мы начали на
подводной окраине континента. Итак, мы спус-
спустились с континентального склона к его подно-
Карта рельефа морского дна.
67
Энциклопедия для детей
жию. Там начинаются великие оке-
океанские абиссальные котловины. Слово
«абиссаль» происходит от греческого
слова «абисос» — «бездна».
На глубине 4—6 км простираются огромные
равнины. На дно котловин не проникает солнеч-
солнечный свет. Только фары океанохода освещают наш
путь. Температура здесь всегда постоянная: около
+2° С. Остановимся на некоторое время и посмот-
посмотрим в иллюминатор. В свете фар океанохода можно
увидеть множество мелких частиц, медленно
опускающихся на дно. Это явление называется
сестоном — «снегопадом» из отмерших организ-
организмов; оно действительно напоминает снегопад в
тихую зимнюю ночь. Только «снежинками» здесь
являются нерастворимые остатки мелких морских
организмов и минералов. Опускаясь на дно, они
наращивают верхний слой океанической земной
коры.
Продолжим путешествие. Довольно часто на
нашем пути встречаются отдельные подводные
горы — потухшие вулканы. У многих из них
плоские вершины. Такие горы называются гайо-
ты. Их плоские макушки образовались в период,
когда вулканы возвышались над водой и верхняя
часть конусов была срезана волнами.
Иногда такие подводные горы объединяются,
образуя целые хребты. Некоторые из них протяги-
протягиваются на тысячи километров, например Импера-
Императорский и Гавайский хребты в Тихом океане.
Вершины хребтов могут подниматься над уровнем
океана в виде цепочки островов. Под водой на
вершинах потухших вулканов иногда вырастают
колонии кораллов, образуя атоллы — острова в
форме сплошного или разорванного кольца с
внутренним водоёмом (лагуной). Атоллы нередко
становились приютом людей, потерпевших кораб-
кораблекрушение. Однако не все вулканы на подводных
хребтах «уснули». Многие из них продолжают
извергаться, например вулканы Гавайских остро-
островов.
Однообразие ландшафта глубоководных котло-
котловин нарушается глубокими ущельями с припод-
приподнятыми краями. Такие ущелья протягиваются на
тысячи километров. Они возникли вдоль разломов,
рассекающих земную кору на дне океанов.
Океаноход оставляет за собой «облако» мутных
осадков, совсем как пыль на дороге, поднятая
грузовиком. Но вот океаноход начинает потря-
потряхивать, мы выехали на поле, усеянное плотными
лепёшками — железомарганцевыми конкрециями.
Иногда они так близко расположены друг к другу,
что напоминают булыжную мостовую.
Эти лепёшки, или шары, имеют концентричес-
концентрическое строение. Они похожи на луковицу и состоят
из гидрооксидов железа и марганца с заметными
примесями таких металлов, как никель, медь,
кобальт. Слои конкреции нарастают очень медлен-
медленно — несколько миллиметров за 1 млн лет, но при
этом сами они не засыпаются осадками, а остаются
на поверхности океанского дна.
По пробам базальтов из второго слоя коры
учёные научились определять их возраст. В
результате была выявлена такая закономерность:
по мере удаления от берега они становятся всё
моложе. Значит, в начале нашего пути их возраст
оценивали бы в 170 млн лет, затем — в 150, 100,
50 и т.д. ■■:.-,:..*-:■■*■
СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИЕ
ХРЕБТЫ
Наконец мы пересекли абиссальную котловину и
начинаем подниматься на огромную подводную
горную цепь, состоящую из параллельных гор и
разделяющих их долин. Такие подводные горы
располагаются обычно посреди океанов и поэтому
называются срединно-океаническими хребтами.
Они образуют единую горную систему общей
протяжённостью более 60 тыс. км, имеют ширину
около 1000 км и возвышаются над абиссальными
котловинами на 2,5—3 км. По высоте эти
подводные горы сравнимы с горными хребтами
суши, например Саянами. Срединно-океанические
хребты сложены плотными и тяжёлыми магмати-
магматическими (т.е. застывшими на поверхности дна
океана) горными породами.
Под центральными частями хребтов подни-
поднимаются горячие мантийные расплавы (магма). Они
растягивают земную кору и дробят её разломами.
Изливаясь на дно, расплавы остывают. Новая
порция горячей магмы раздвигает застывшие
лавы, и всё повторяется снова. Так разрастается
океаническая земная кора. Этот процесс назы-
называется английским словом спрединг (от англ.
spread), что в переводе на русский язык означает
«растягивание», «расширение». Так происходит
омоложение земной коры под океанами в области
срединного хребта — в его центральной части, где
кора моложе, рождаются новые её порции.
Скорость поступления горячей магмы может
быть различной. Если она поступает медленно, то
среди хребтов успевает образоваться рифтовая
долина — глубокая расселина, на дне которой
множество активных вулканов. Хребты с такими
долинами разрастаются медленно, скорость раз-
движения их на дне Атлантического и Индийского
океанов составляет 2—4 см в год.
Если магма поступает быстро, то такая долина
не успевает сформироваться и скорость образо-
образования новой земной коры океанического типа
достигает 18 см в год. Таков подводный хребет на
востоке Тихого океана.
Срединно-океанические хребты рассечены попе-
поперечными (трансформными) разломами. Разломы
смещают и рифтовые долины, и сами хребты.
Вдоль разломов в хребте также встречаются
действующие вулканы. Продолжения этих раз-
разломов встречались на нашем пути, когда мы
пересекали абиссальные котловины. В срединно-
океанических хребтах землетрясения бывают до-
довольно часто, но не очень сильные.
В центральной части срединно-океанических
хребтов в 70-х гг. XX в. были обнаружены
68
Земля среди планет Солнечной системы
замечательные творения природы — черные ку-
курильщики. Там, где на дне океана изливается
горячая лава, морская вода разогревается до
350° С. Такие разогретые воды немедленно бы
превратились в пар, если бы не огромное давление
многокилометровой толщи воды.
Растворённые в водах химические вещества
излившихся лав взаимодействуют друг с другом,
образуя горячую серную кислоту. Эта кислота
растворяет минералы лав и взаимодействует с
ними, в результате возникают соединения серы с
металлами (сульфиды). Они выпадают в осадок,
создавая конусообразные постройки, внутри кото-
которых реакции продолжаются. Очень горячие раство-
растворы поднимаются по «трубам» в центральных
частях конусов к их вершинам и там, остывая,
освобождаются от сульфидов. Над конусами они
образуют чёрные облака (растворы сульфидов
имеют чёрный цвет).
При освещении такого конуса прожекторами
создаётся впечатление, что работает подземный
завод, выпускающий чёрные клубы дыма. Эти
курящиеся конусы достигают 70-метровой высоты
над уровнем океанского дна, но скрытая часть их
постройки составляет сотни метров и превышает,
например, высоту Останкинской телебашни
E40 м). Они имеют причудливую форму и встре-
встречаются группами, которые получили название
«венский лес».
Группа чёрных курильщиков,
получившая название «венский лес».
Зарисовка сделана русским океанологом
ЮЛ. Богдановым.
Пробы, взятые из такого конуса титановым
пробосборником (железо в такой агрессивной среде
разрушается), показали высокое содержание меди,
свинца, цинка, золота и других металлов. Таким
образом, чёрные курильщики — действительно
природные фабрики руды. Так впервые люди
увидели, как образуются месторождения некото-
некоторых полезных ископаемых.
Весгиментиферы —
недавно
обнаруженные
уникальные
организмы,
живущие только
вблизи чёрных
курильщиков.
Представляют собой
самостоятельный тип
животных, близких
к червям.
Однако очень близко подходить к чёрным
курильщикам на океаноходе опасно. Но даже на
относительно большом расстоянии от них можно
обнаружить на дне океана колонии крупных
моллюсков, обычно не встречающихся на таких
глубинах. Эти и другие морские организмы
питаются бактериями, обмен веществ которых
основан не на фотосинтезе, а на хемосинтезе, т.е.
усвоении окиси углерода за счёт окисления
неорганических соединений. Таких бактерий в
тёплых водах вблизи курильщиков содержится
очень много. В последнее время чёрные курильщи-
курильщики приковали к себе внимание учёных, и скоро о
них станет известно ещё много нового.
Спускаться в рифтовую долину опасно. Поэтому
поговорим ещё об одном очень интересном и
загадочном явлении — о так называемых горячих
точках, или пятнах (по-английски — hot spot).
Хорошо известны Гавайские острова Тихого океана
с их действующими вулканами — Килауэа,
Мауна-Кеа, Халемаумау и др. Цепочка древних
подводных вулканов тянется от них на северо-
запад. Их возраст постепенно увеличивается по
мере удаления от действующих вулканов в
северо-западном направлении. Такую интересную
особенность длинного вулканического хребта мож-
можно объяснить, если предположить, что из недр
Земли, из мантии, идёт поток сильно нагретого
вещества в виде мощной струи. А литосферная
океаническая плита перемещается над этой
неподвижной струёй, которая, как газовая
горелка, прожигает плиту. Сейчас след этой
горячей струи находится в районе действующих
вулканов, а более ранний «шов» от неё представ-
представляет собой цепочку слившихся друг с другом
вулканов.
69
Энциклопедия для детей
Такие горячие струи, поступающие
из недр Земли, называют ещё ман-
мантийными плюмажами, потому что они
по своей форме напоминают плюмажи — метёлки
из перьев, которыми в прошлые века украшали
головные уборы или конские сбруи.
Если горячие мантийные потоки поднимаются
под относительно неподвижными срединно-океа-
ническими хребтами, то они образуют огромные
постройки, состоящие из уснувших и действую-
действующих вулканов. Наиболее яркий пример такой
постройки — остров Исландия.
Итак, океаны располагаются симметрично от-
относительно оси срединно-океанических хребтов.
Новая океаническая кора с одинаковой скоростью
перемещается в разные стороны от центральной
части хребта. Если будем двигаться на океаноходе
дальше, то увидим ту же картину, только в
обратном порядке. Лучше поднимемся наверх и
побываем на борту необычного судна, на палубе
Воронка для повторного
попадания в скважину
Научное буровое судно.
70
Земля среди планет Солнечной системы
которого возвышается буровая вышка. Это научное
судно «Джоидес Резолюшн». Корабль постоянно
находится на одном месте, хотя якоря подняты.
Действительно: зачем якоря, когда под килем
глубина 5 километров?
Ещё в 1966 г. в США было построено
специальное буровое судно «Гломар Челленджер»,
с которого в течение почти 15 лет проводилось
бурение океанского дна. Исследования были
международными, в них принимали участие
учёные разных стран. Это очень сложно. Бурению
мешают и 4—5-километровая толща воды, и
океанские течения, и ветры. Учёные создали
особые приборы, работающие от спутниковой
системы и автоматически включающие двигатели
судна, если его начинает сносить в сторону.
На дно опускается тяжёлая воронка, под
собственной тяжестью погружающаяся в рыхлые
осадки на дне океана. По краям
воронки располагаются специальные
приборы, которые управляют спуска-
спускающейся с корабля буровой колонной, заставляя её
попадать прямо в центр воронки. После этого
начинается бурение. Самые глубокие скважины
проникли в океанское дно на 2 км. Из них
извлекают образцы горных пород, которые дают
ценные сведения о том, как устроено дно океана,
каковы возраст и состав пород, слагающих
океаническую кору.
Судно, встреченное нами, продолжает глубо-
глубоководное бурение дна океана и в настоящее время.
Оно ещё более мощное и лучше оснащённое, чем
корабль «Гломар Челленджер». По своим масшта-
масштабам программа глубоководного бурения может
сравниться разве только с программой освоения
космоса.
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
КАК ХИМИЧЕСКАЯ
ЛАБОРАТОРИЯ
С «первых дней творенья» Земли в её недрах
начались самые разнообразные физические и
химические процессы. Полагают, что перво-
первоначально она была холодной. Под влиянием
гравитационного сжатия (обусловленного дей-
действием сил всемирного тяготения), энергии па-
падавших на поверхность планеты твёрдых тел и
тепла, выделявшегося в ходе распада радиоак-
радиоактивных элементов, Земля постепенно разогрева-
разогревалась. В этих жёстких, как говорят, экстремальных
условиях осуществлялись многочисленные хи-
химические реакции. Тем более что веществ, участво-
участвовавших в них, было много — почти вся сов-
современная таблица Менделеева.
И так — на протяжении миллиардов лет.
Постепенно планета остывала, начинала приобре-
приобретать современный облик. Земной шар становился
таким, каким мы его знаем теперь.
Но лишь сравнительно недавно стало воз-
возможным взглянуть на Землю не только глазами
географа и геолога. Химический состав планеты
начали исследовать всего 200—250 лет назад. А
изучение закономерностей этого состава стало
одной из научных проблем XX в.
ВАЖНЕЙШАЯ ЗАДАЧА
ГЕОХИМИИ
...Всё то, что составляет «земную твердь», необоз-
необозримые водные пространства, наконец, воздушную
оболочку Земли (атмосферу), — всё это колос-
колоссальное богатство неживой материи состоит из
самых разнообразных сочетаний сравнительно ог-
ограниченного числа химических элементов. Каж-
Каждый элемент соответствует определённому виду
атомов с одним и тем же зарядом ядра. Таких видов
насчитывается в природе около 90.
Из подобных «кирпичиков» и построены все
минералы и горные породы. Их эволюцию во
времени, их распределение в земной коре и
элементный состав изучают различные научные
дисциплины. Среди них главенствующая роль
принадлежит геохимии, которая могла бы быть
названа и химией Земли.
По сравнению со своими научными «сестрами»
геохимия — довольно молодая наука. Её основы
начали закладываться в конце XIX столетия, а
современным содержанием она наполнилась в
20—30-е гг. XX в. Крупнейшими среди осно-
основателей геохимии были русские учёные Владимир
Иванович Вернадский и Александр Евгеньевич
Ферсман. Вот как характеризовал её суть Вернад-
Вернадский: «Геохимия научно изучает химические
элементы, т.е. атомы земной коры и, насколько
возможно, всей планеты. Она изучает их историю,
их распределение и движение в пространстве —
времени, их генетические на нашей планете
соотношения».
Даже и сейчас химия Земли остаётся во многом
«поверхностной» наукой в том смысле, что ей
доступен лишь тонкий поверхностный слой Зем-
Земли — земная кора. Парадоксально, но факт: о
строении и свойствах атомных ядер, об «устройст-
71
Энциклопедия для детей
ЧЁТ-НЕЧЕТ
Американского учёного Уильяма Дреперв Хвркинсв на-
научный мир знал как видного специалиста в области фи-
физической химии. Уже в зрелом возрасте он заинтересо-
заинтересовался вопросами, касающимися распространённости
химических элементов и ядерной физики. И именно эти
области исследования увековечили его имя в истории
науки.
В апреле 1916 г. он сформулировал правило, носящее
ныне его имя: элементы с чётными порядковыми
номерами всегда более распространены, чем элементы с
нечётными номерами. Оно прекрасно подтверждается на
примере «восьмёрки» наиболее распространённых
элементов: на долю элементов с чётными номерами
приходится более 86% массы земной коры, и только
около 13% составляют элементы с нечётными
порядковыми номерами.
Харкинс, пожалуй, был первым, кто сделал вывод,
что распространённость химических элементов — это
своеобразное отражение стабильности ядер их атомов.
Он говорил: «В процессе эволюции элементов гораздо
больше материалов перешло в чётные элементы, чем в
нечётные, потому что нечётные элементы менее ста-
стабильны...» Он подметил и ещё одну закономерность: ра-
радиоактивные элементы с чётными порядковыми номерами
имеют большие времена жизни и большее число изотопов,
чем элементы с нечётными номерами.
Конечно, правило Харкинса не носит абсолютного
характера. В этом можно убедиться, взглянув на
последовательность изменения кларков. Но оно отражает
главное.
Фрэнк Уиглсуорт Кларк A847—1931) вошёл в историю
науки не только своими расчётами содержания элементов
в земной коре. Он проделал и другую колоссальную ра-
работу, пожалуй, не меньшую по значимости — привёл в
систему величины атомных весов химических элементов.
Определением этих важнейших для науки величин зани-
занимались многие исследователи, получая значения, за-
зачастую сильно отличающиеся друг от друга.
Будучи профессором университета в Цинциннати,
Кларк в начале 80-х гг. XIX в. решил провести глобальный
пересчёт атомных весов, чтобы вывести их усреднённые
значения. Он объединил результаты, полученные различ-
различными учёными, а затем рассчитал средние величины для
атомных весов каждого элемента.
Этой отнюдь не романтической, а сухой и нудной ра-
работе Кларк отдал почти 40 лет своей жизни. Значение её
не требует комментариев. Составленные им таблицы
атомных весов элементов стали классическими, и остаётся
только удивляться, что за свой беспримерный труд Фрэнк
Кларк не был удостоен Нобелевской премии. Кстати, в
1914 г. она была присуждена его соотечественнику
Теодору Ричардсу, определившему с помощью разрабо-
разработанных им самим методов атомные веса 25 элементов.
Приоритет был отдан экспериментатору, хотя «теоретик»
Кларк заслуживал награды не в меньшей степени.
Первые итоги своей «бухгалтерии» Кларк подвёл в
книге «Пересчёт атомных весов», увидевшей свет в 1883 г.
Она ещё трижды переиздавалась — в 1897, 1910 и 1920 гг.
И в каждое издание Кларк вносил дополнения и
уточнения.
В 1900 г. он стал первым председателем
Международной комиссии по атомным весам и оставался
на этом посту более 20 лет.
ве» звёздных миров и других астрономических
объектов мы зачастую можем рассуждать с
большей уверенностью, чем о многих характерис-
характеристиках глубоких недр планеты. «Если бы земной
шар был величиной с арбуз, то наше проникно-
проникновение в глубь его измерялось бы десятыми долями
миллиметра», — тонко заметил однажды Ферсман.
Только в последние десятилетия учёные присту-
приступили к бурению сверхглубоких скважин, чтобы
узнать, наконец, что же творится там, за пре-
пределами пресловутых «десятых долей милли-
миллиметра». В фантастических романах рассказы-
рассказывалось о дерзких путешествиях к центру Земли: в
этих повествованиях, говоря словами академика
Обручева, «было больше воображения, чем сооб-
соображения». Но ведь в самом деле: достичь земных
полюсов, опуститься на дно Марианской впадины,
ступить на поверхность Луны оказалось проще,
чем «заглянуть поглубже под собственные ноги».
Туда, где простирается и поныне во многом
загадочный «раздел Мохоровичича», отделяющий
земную кору от мантии — ещё более загадочной
земной «сферы» толщиной почти 3 тыс. км. И
наконец, проникнуть в «сердце планеты» — её
ядро...
Одна из главных задач геохимии — определить,
как распространены химические элементы в
земной коре.
Чтобы легче было следить за нашими рас-
рассуждениями, положите перед собой периодиче-
периодическую систему Дмитрия Ивановича Менделеева. Это
великое творение русского учёного привело именно
в систему все существовавшие знания о химиче-
химических элементах. Ни изучать химию, ни проводить
разнообразные химические исследования, не за-
заглядывая постоянно в таблицу Менделеева, невоз-
невозможно.
Если посмотреть на неё сверху, то можно
обнаружить, что она как бы расчерчена на
горизонтальные и вертикальные «полосы», кото-
которые называются соответственно периодами и
группами элементов. Каждая её клетка имеет свой
порядковый номер. Первую занимает водород с
номером 1. Порядковые номера элементов чис-
численно равны величинам зарядов ядер их атомов.
Без периодической системы все геохимические
наблюдения и рассуждения носили бы весьма
отвлечённый характер.
Почему одни элементы широко распространены
в природе, другие — значительно меньше, а третьи
являются прямо-таки «музейными редкостями»?
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ
«БУХГАЛТЕРИЯ»
Раньше считали, что чем шире применяется на
практике химический элемент, тем больше его в
земных недрах. Издавна известны железо, золото,
серебро, медь, ртуть, сера. Люди познакомились с
ними так рано потому, что эти элементы или
встречаются на Земле в самородном состоянии (в
72
Земля среди планет Солнечной системы
1
2
3
4
5
6
7
la
■4. Л
3
Li
M-»
11
Na
2,5
19
! к
24
37
Rb
Woo*
■I
Ш
m
lla
4 • - •'
Be
3.8-I0
12
Mg
1,87
20
Ca
2,te
38
3,4-10
56
Ba
e,5-10!
88
Ra
-Ю
iii6
21
Sc
ио'3
39
Y
2,e-ida
57
La*
2.8-10
89
Ac
1V6
22
Ti
4,5-10'
40
Zr
1,7-ГО*
72
Hf
MO
104
(Ku)
V6
23
V
B-103
41
Nb
2-«f
73
Та
2,5-"l64
105
(Ns)
V16
24
Cr
8,3-Ю3
42
Mo
1.1-104
74
w
1,3-10*
106
,, .
VII6
25
Mn
1-101
43
Tc
—
75
Re
.7-10-
107
,,, ,
.-J
> , 1 "
1
26
Fe
4.6S
44
Ru
(S-io7)
76
Os
(s-io6)
108
: <"
V1116-
27
Co
1,8-10**
45
Rh
(i-m7)
77
lr
ii-in'i
109
-•. ■• --,-4
■ f - :
—I
28
Ni
8,8-w
46
Pd
i,3-i6e
78
Pt
E-107)
16
29
Cu
4,7-10"a
47
Ag
7-10""
79
Au
4,3-10"'
V
116
30
Zn
8,3k»3
48
Cd
l,3I0S
80
Hg
8,3-10"
Ilia
6"""""
В
13
Al
8,05
31
Ga
i,e-id3
49
In
2,5-10*
81
TI
no
IVa
6
С
2,3.16 '
14
Si
29,5
32
Ge
1,4-ld4
50
Sn
2,5-ie
82
Pb
i,e-io*
Va
7~
N
1,9-10
15
P
9,3 -UP
33
As
1,7-10"*
51
Sb
5-Ю
83
Bi
Via
0
47.0
16
s
4,7-I0"a
34
Se
5-10°
52
Те
1-ГО"'
84
Po
Vila
V
9
F ,
8,8 -10' a|
17
l,7-roJ!
35
Br
2,1-10*
53
I
4-10
35
At
Villa
ЩШ
Ш
Ж
Ж
ж
ж
Ж
se '■■■'
Кг
54
Хе
ш
ж
58
Се
7-Ю
Pr
9-10"*
9О
Th
ts-W3
Pa
(М0Ю1
Nd
3,7-10"Э
61
Pm
Sm
8'Ю'4
"ВЗ
Eu
l,3-104
Gd
8M0-4
6S
Tb
4,3-10
92
и
2,5-ю
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
4
5-10
98
Cf
Ho
1,7-10*
Er
3,3-IO*4
Tm
2,7-10"*
3,3-ГО5
Lu^
99
Es
!OO
Fm
101
Md
102
No
103
(Lr)
* лантаноиды
актиноиды
Ha этом рисунке изображена периодическая система химических элементов. Около символа элемента в каждой клетке приве-
приведены его порядковый номер (число слева вверху) и кларк (содержание данного элемента в процентах от массы земной коры).
Клетки таблицы раскрашены в разные цвета, причём каждый цвет соответствует определённым значениям кларков. Эти цвета
могут быть произвольными, но в данной таблице они систематизированы. А именно используется последовательность цветов, на
которые разлагается белый цвет при прохождении через призму. Или семь цветов радуги: красный — оранжевый — жёлтый —
зелёный — голубой — синий — фиолетовый. Когда-то для запоминания их последовательности придумали немудрёную фразу:
«Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан».
Как же эта цветовая гамма воплощена в таблице?
Красный цвет характеризует элементы, наиболее распространённые в природе: кислород, кремний, алюминий, железо, каль-
кальций, натрий, калий и магний — хорошо знакомая «восьмёрка». Величины их кларков больше 1.
Оранжевые клетки соответствуют элементам, чьи кларки измеряются десятыми долями процента (КГ1): водороду, титану,
марганцу.
В жёлтых клетках размещаются элементы, кларки которых измеряются сотыми долями процента A0~*). Это — углерод, фтор,
фосфор, сера, хлор, рубидий, стронций, цирконий и барий.
Зелёному цвету отвечают 18 элементов, среди которых такие известные, как азот, хром, медь, цинк, свинец. Здесь счёт идёт
уже на тысячные доли процента AСГ3). 39 элементов, существующих в природе, имеют кларки, расположенные в интервале 10~ —
H"8%. Большинство из них размещается в пятом и шестом периодах периодической системы — это действительно редкие эле-
элементы. В таблице они обозначены голубым цветом.
В синий цвет окрашены клетки вторичных радиоактивных элементов: полония, радона, франция, радия, актиния и протактиния.
Их кларки — числа со многими нулями после запятой.
И, наконец, «печальный» фиолетовый цвет соответствует благородным газам: гелию, неону, аргону, криптону и ксенону.
Таким образом раскрашенная периодическая система представляет собой своеобразный «спектр», отражающий распрост-
распространённость химических элементов в земной коре. Несколько клеток, которые соответствуют элементам, в природе не существую-
существующим и полученным искусственно — технецию, прометию, астату и трансурановым элементам, — остались неокрашенными.
Так и хочется воскликнуть: «Как причудлив этот «спектр»!» Он в самом деле необычен и причудлив, но зато наглядно показы-
показывает, «кто есть кто» среди элементов с точки зрения их содержания в земной коре.
Различная распространённость химических элементов на Земле, отличающаяся на много порядков, в конечном счёте объясня-
объясняется сложнейшими закономерностями, управляющими процессами синтеза элементов на звёздах.
Энциклопедия для детей
свободном виде, т.е. в виде простых
веществ), или же их (например, олово
и свинец) было легко выделить из при-
природных соединений.
Современное понятие «химический элемент»
начало складываться лишь около двух столетий
назад. Геохимия как новая область знаний стала
зарождаться только тогда, когда было открыто
достаточно большое число элементов.
Изучение химического состава десятков и сотен
минералов позволяло, говоря языком экономистов,
«набрать статистику», сделать самую предва-
предварительную «прикидку», какие элементы встреча-
встречаются чаще, а какие — реже.
Пожалуй, первым дерзнул дать оценку состава
земной коры малоизвестный английский мине-
минералог XIX в. В. Филлипс. Правда, он отобрал лишь
десять элементов, которые чаще других встреча-
встречаются в природе. Однако попадание в цель было
довольно удачным. В неорганической природе,
полагал Филлипс, существенно преобладают кис-
кислород, кремний, алюминий и железо, а в живой
природе царствует четвёрка элементов — «орга-
«органогенов» (т.е. тех, которые являются главными
составными частями органических веществ): кис-
кислород, водород, углерод и азот.
Подсчёты Филлипса не вызвали интереса.
Многие учёные считали, что следует изучать
особенности химического состава минералов и
горных пород, а не определять какие-то никому не
нужные — с их точки зрения — отвлечённые
цифры. С подобным непониманием столкнулся на
первых порах главный химик Геологической
службы США Фрэнк Кларк, когда в 70-х гг. XIX в.
он начал долголетнюю работу по оценке содер-
содержания элементов в земной коре. Только со
временем стало ясно, что он совершил настоящий
научный подвиг.
Кларк сам проводил немного химических
анализов — он занимался статистикой, обоб-
обобщением полученных ранее данных. Ход рас-
рассуждений его был прост: чем больше распрост-
распространены те или иные горные породы, тем чаще
отбираются их образцы и, следовательно, тем
больше проводится их анализов. Если тщательно
обработать полученные результаты, то можно
составить представление об элементном составе
земной коры. Не всей, конечно, а её верхней части.
Кларк условно ограничил глубину её простирания
шестнадцатью километрами. Из такой «толщины»
исходят и в современных расчётах.
За 20 лет Кларк обобщил исследования более
тысячи учёных и результаты более 5 тыс. анализов.
И вот к каким выводам он пришёл. Если
оценивать среднее содержание элементов в про-
процентах от массы земной коры, то наиболее
распространёнными оказываются следующие: кис-
кислород D7,00%), кремний B9,5%), алюминий
(8,05%), железо D,65%), кальций B,96%), натрий
B,50%), калий B,50%) и магний A,87%). Это —
современные данные, но они в незначительной
степени отличаются от кларковских.
В сумме все эти числа дают 99,03%. Следова-
Следовательно, на долю всех прочих элементов приходится
менее 1 %. Отсюда следует важнейшее заключение:
химические элементы в земной коре встречаются
крайне неравномерно. И ещё: все перечисленные
элементы располагаются в верхней части перио-
периодической системы; из них наибольший поряд-
порядковый номер — 26 — имеет железо.
Состав земной
коры
Все
остальные,
элементы
Fe-4,65%
Са-2,96%
N»- 2,50%
К -2,50%
Mg- J,87%
Забегая немного вперёд, зададимся вопросом:
существует ли возможность оценить состав земного
шара в целом, а не только его «кожуры»? Ведь
никакой «статистикой» по отношению к мантии и
ядру мы не располагаем. Тем не менее американ-
американский исследователь Б. Мэйсон предпринял попыт-
попытку такой оценки, основываясь на существующих
гипотезах о внутреннем строении Земли. По
Мэйсону, в первую десятку наиболее распрост-
распространённых элементов нашей планеты в целом
вошли железо C8,8%), кислород B7,17%), крем-
кремний A3,84%), магний A1,25%), сера B,74%),
никель B,7%), алюминий A,07%), кальций
A,07%), натрий @,51%) и кобальт @,2%).
«Жар холодных числ» основательно подогрел
интерес к количественной геохимии. Содержание
химических элементов в земной коре стало такой
же важной их характеристикой, как порядковый
номер и атомный вес. В 1933 г. Ферсман
предложил называть эти величины кларками.
Немногие учёные удостаивались такой чести —
навечно сохранить своё имя в названии той или
иной количественной величины.
Многие существенные закономерности химии
Земли позволяет выявить и понять анализ клар-
ков. Да и не только Земли: ведь и в Солнечной
системе, и во всей Вселенной «живут» и находятся
в постоянном развитии те же самые химические
элементы, которые составляют нашу планету.
Обратите теперь внимание на таблицу Менделе-
Менделеева, в которой под символами элементов простав-
проставлены их кларки. Картина довольно пёстрая, но
разобраться в ней не так уж и сложно. Вниматель-
Внимательный читатель увидит, что содержание элементов в
земной коре уменьшается при движении от начала
таблицы к её концу. Конечно, не всё тут так просто,
но общее впечатление достаточно верное.
74
Земля среди планет Солнечной системы
Мы можем совершить путешествие по перио-
периодической системе элементов, взглянув на неё
глазами геохимика.
Сначала познакомимся с элементами, которых
меньше всего. Обратим внимание на самую правую
колонку таблицы Менделеева. Она состоит из так
называемых благородных (или инертных) газов,
которые вместе с кислородом, азотом и водородом
входят в состав земной атмосферы. Это гелий, неон,
аргон, криптон, ксенон и радон. Под символами
этих элементов (за исключением радона) кларки
даже не проставлены. И не случайно: благородные
газы (и то не все) с большим трудом вступают в
химические взаимодействия. Это объясняется осо-
особенностями строения их атомов. Немногим более
30 лет прошло с тех пор, как в лабораторных
условиях удалось получить химические соеди-
соединения ксенона и криптона. В природе же бла-
благородные газы совершенно не способны соеди-
соединяться с другими элементами и входить в состав
минералов и горных пород, потому и не могут
задерживаться в них. Более того, они постоянно
рассеивались, улетучиваясь из атмосферы Земли в
космическое пространство. Лишь аргон имеет
своеобразный источник пополнения: он постоянно
образуется из калия благодаря радиоактивному
распаду одного из его изотопов (т.е. разновид-
разновидностей атомов с одинаковым числом протонов и
различными числами нейтронов). Поэтому со-
содержание аргона в 100 раз больше, чем всех
остальных инертных газов вместе взятых.
А вот другая область «геохимических редкос-
редкостей» — радиоактивные элементы: у них все
изотопы нестабильны и распадаются, превращаясь
в конце концов в изотопы свинца. Это элементы,
находящиеся в конце периодической системы,
начиная с полония (порядковый номер 84).
Следующий за ним астат вообще на Земле
отсутствует (он был получен искусственно в
результате ядерных реакций). Идём дальше: радон
(радиоактивный инертный газ), франций, радий,
актиний, протактиний... Посмотрите, как ничтож-
ничтожно малы их кларки!
Объяснение этому простое. Первоначальные
«запасы» полония, радона, радия, актиния, прот-
протактиния, которые имелись на планете в далёкие
времена её образования, давным-давно «съедены»
радиоактивностью. Те же их количества, которые
мы ныне обнаруживаем в земных минералах,
имеют вторичное происхождение. Они постоянно
воспроизводятся благодаря радиоактивному рас-
распаду урана и тория. Торий и уран отличаются от
прочих элементов конца периодической системы
несравненно большей продолжительностью своей
жизни, которая измеряется миллиардами лет.
Поэтому «первозданные» уран и торий сохрани-
сохранились на Земле. И их открывали в природных
минералах как обычные стабильные элементы. По
кларкам они принадлежат к элементам средней
распространённости. А вот тех вторичных радио-
радиоактивных элементов, которые из них образовались,
в 16-километровой толще земной коры
ничтожно мало — немногим более
1 млн т.
Геохимики широко пользуются понятием «ред-
«редкие элементы». Обычно к ним относят те, чей
кларк имеет порядок 10%. Однако это понятие
не очень строгое. Наглядный пример: германий,
элемент с порядковым номером 32, один из тех,
которые были предсказаны Менделеевым. Кларк
германия составляет 104%, что позволяет отнести
его к элементам-«середнякам». Между тем он был
открыт только в 1886 г., гораздо позже, чем очень
многие куда менее распространённые его «со-
«собратья». Ирония судьбы или закономерность?
Позвольте сделать маленький экскурс в историю.
Немецкий химик Клеменс Винклер извлёк герма-
германий из очень редкого минерала аргиродита. Лишь
позже выяснилось, что аргиродит — представитель
весьма немногочисленных собственных минералов
германия, таких, в которые он входит в качестве
главной составной части. В основном же германий
буквально распылён, рассеян по минералам и
рудам различных элементов. Те элементы, которые
фактически не имеют собственных минералов,
получили название рассеянных. К их числу
помимо германия принадлежат скандий, галлий,
рубидий, цезий, индий, гафний и некоторые
другие.
ИЗОТОПЫ
Слово «атом» было произнесено в весьма далёкие
времена. То, что атом — мельчайшая частица химиче-
химического элемента, по существу стали признавать только в
XIX столетии. А современную модель атома предложил в
1911 г. английский физик Эрнест Резерфорд: заряженное
положительно ядро и вращающиеся вокруг него
отрицательно заряженные электроны. Это похоже на
планеты, вращающиеся вокруг Солнца. Потому и модель
получила название планетерно-ядерной.
Элемент — это вид атомов с определённым зарядом
ядра. Ядро состоит из протонов (положительно
заряженных частиц) и не имеющих заряда нейтронов.
Число протонов для ядра атома данного элемента
постоянно, а число нейтронов может быть различным.
Разновидности атомов с одинаковым числом протонов
(т.е. зарядом ядра) и различными числами нейтронов
получили название изотопов (от греч. «изос» — «равный»
и «голос» — «место», т.е. занимающие одно и то же
место в периодической системе элементов).
Многие элементы — это совокупность изотопов. Но
почти четверть из них представлена в природе только
одной разновидностью атомов.
Современная геохимия и космохимия изучают и рас-
распространённость различных изотопов элементов. Ведь в
сложнейших процессах «звёздного» синтеза элементов
как раз образуются различные их изотопы.
Наибольшее число стабильных изотопов имеют
элементы олово A0) и ксенон (9).
Изотопы почти неразличимы по своим химическим
свойствам, поскольку электронная оболочка их атомов
устроена одинаково. Но «почти» не означает
«абсолютно». И эту тонкость учитывает научная
дисциплина, которая называется геохимией изотопов.
75
Энциклопедия для детей
I
ЧЕТЫРЕ
ГЕОХИМИЧЕСКИХ
«СООБЩЕСТВА»
В 20-х гг. XX в. норвежский геохимик Виктор
Гольдшмидт создал геохимическую классифика-
классификацию элементов, которая опирается на периодичес-
периодическую систему и связана с особенностями построения
электронных оболочек атомов.
Четыре группы элементов предложил учёный.
Самая большая из них включает 54 элемента,
т.е. более половины из встречающихся в природе.
Они называются литофильными, что в дословном
переводе с греческого означает «камнелюбивые».
Эти элементы с лёгкостью образуют содержащие
кислород минералы и составляют основу боль-
большинства горных пород. «Литофилы» в свободном
состоянии в земной коре не встречаются. Среди
них — щелочные и щёлочноземельные металлы,
алюминий, кремний, титан, торий, уран и другие.
Далее следует группа из 19 халькофильных
(«меднолюбивых») элементов. Так их назвали
потому, что в своём геохимическом поведении (т.е.
в процессе образования минералов) они похожи на
медь — например, охотно вступают в соединения
с серой. Наряду с медью к «халькофилам»
относятся серебро, золото, цинк, ртуть, германий,
свинец. Некоторые из них встречаются в природе
в виде простых веществ.
К 11 сид£рофилъным («железолюбивым») эле-
элементам принадлежат железо, кобальт, никель,
платиновые металлы, молибден и рений. Самород-
Самородное состояние для большинства из них вполне
обычно.
И наконец, 8 элементов — водород, азот,
кислород и благородные газы — составляют
земную атмосферу. Это — атмофилъные (т.е.
«любящие пар») элементы.
Такая классификация не только раскладывает
элементы по геохимическим «полочкам», она
позволяет нагляднее объяснить ход процессов,
которые в течение миллиардов лет формировали
состав и строение земных недр.
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ
МЕТАЛЛУРГА
Часто удаётся что-либо объяснить, если исполь-
использовать удачное сравнение. Воспользуемся и мы
этим приёмом. Так вот: процессы, протекавшие
некогда в недрах планеты, можно уподобить проте-
протекающим... в доменной печи.
В самом деле, при работе печи расплавляется
вся смесь, которая была в неё загружена,
улетучиваются газы, в верхней части расплав-
расплавленного вещества всплывают лёгкие компоненты
— шлаки, под ними скапливаются сульфиды
(соединения серы с металлами), а на дне печи
образуется чугун, содержащий металлическое
железо. В домне как бы происходит своеобразное
разделение элементов на геохимические группы.
Покидают печь газы («атмофилы»). Вверху рас-
располагаются шлаки («литофилы») — совокупность
разнообразных оксидов; под ними группируются
соединения серы («халькофилы»). И наконец, в
самом низу господствует железо («сидерофилы»).
Когда вещество планеты расплавилось, тогда и
заработала «доменная печь». В земном ядре
«осело» железо с примесью никеля и кобальта.
«Сульфиды» и «шлаки» образовали мантию и
земную кору. Выделявшиеся газы начали фор-
формировать атмосферу.
Впрочем, «железное» ядро планеты — это всего
лишь гипотеза. Есть и другие предположения.
Согласно одному из них, ядро состоит из...
водорода, который под действием колоссальных
давлений находится в металлическом состоянии.
В ходе этой поражающей воображение «домен-
«доменной плавки» происходило образование всевоз-
всевозможных минералов и руд, которые и составляют
«тело» планеты Земля.
много ли
НА ЗЕМЛЕ
МИНЕРАЛОВ?
Минералогический состав земной коры — это не то
же самое, что её химический состав. Ведь она
сложена не из отдельных разобщённых атомов, а
из самых различных их сочетаний — природных
химических соединений, какими и являются ми-
минералы.
В настоящее время известно примерно 3 тыс.
минералов. Но лишь около 500 широко распрост-
распространены. Много это или мало? Всё познаётся в
сравнении. Одно дело, когда соединения синте-
синтезируют в химических лабораториях, другое —
когда они образуются в природе. Число известных
органических соединений, полученных химиками,
ныне перевалило за 10 млн; неорганических же —
существенно меньше, но и здесь счёт идёт на
десятки тысяч. Искусственное создание разнооб-
разнообразных минералов стало совершенно обыденным
делом.
Химик в лаборатории имеет существенное
преимущество перед Землёй-«химиком». Он может
взять нужные вещества в любых соотношениях и
концентрациях. В природе же действует строгий
ограничитель: чем выше кларк того или иного
элемента, тем больше образуется минералов, в
состав которых этот элемент входит (и наоборот,
чем ниже кларк, тем меньше образуется мине-
минералов).
Наивысший «кларковый рейтинг» — у кисло-
кислорода. Поэтому этот элемент входит в состав 1364
минералов, т.е. почти половины всех известных.
Вторым по значению «минерал ообразующим»
элементом оказывается кремний: известно более
430 минералов, в которых он содержится. Затем
следуют алюминий, железо, кальций, калий,
76
Зелия среда планет Солнечной системы
натрий, магний — каждый из них образует
внушительное число минералов. Словом, «велико-
«великолепная восьмёрка» почти безраздельно влады-
владычествует в минеральном царстве.
Но, рассуждая о количестве, нельзя забывать и
о качестве. На «арифметику» образования минера-
минералов в природе влияет не только содержание
элементов в земной коре, но и другие факторы, в
первую очередь химические свойства элементов.
Вспомним, что говорилось о благородных газах.
Из-за своей инертности (т.е. отсутствия химиче-
химической активности) они не образуют ни одного
соединения в земной коре.
Иначе говоря, способности различных элемен-
элементов к образованию минералов проявляются в
высшей степени неравномерно.
Эти рассуждения можно проиллюстрировать с
помощью графика. На оси абсцисс отложены
порядковые номера химических элементов; на оси
ординат — количество минералов, в состав
которых входит тот или иной элемент. Заметим,
однако, что ордината представляет собой логариф-
логарифмическую шкалу (берутся десятичные логарифмы
чисел, обозначающих количество ми-
минералов; если были бы отложены сами
числа, то график занял бы слишком
много места).
Из этого графика следует, например, что все
элементы, расположенные выше пунктирной ли-
линии, образуют 100 и более самостоятельных
(собственных) минералов.
...Много лет назад Ферсман писал: «Значение
кларков вышло за пределы частной геохимической
задачи — оно играет огромную роль в понимании
геохимии Космоса».
Элементный состав земной коры не является
более загадкой. Количества элементов «разложены
по полочкам», скрупулёзно расписаны по справоч-
справочным таблицам. Можно даже подсчитать число
атомов того или иного элемента. Ныне кларки
часто выражаются в атомных процентах, т.е. в
процентах от общего числа атомов земной коры.
Но почему, собственно, распространённость
того или иного элемента именно такая, а не
какая-либо другая? Почему всего лишь восемь
элементов составляют почти всю массу земной
о
5
т
3000
2000
1000
800
600
400
300
200
100
80
60
40
30
20
10
8
6
4
3
1
РЬ
Номера химических элементов
График, поясняющий способность химических элементов образовывать минералы.
77
Энциклопедия для детей
I
коры? Почему, далее, содержание эле-
элементов в земной коре в общем и целом
уменьшается с увеличением поряд-
порядковых номеров элементов в периодической сис-
системе? И почему, наконец, для элементов, не
принадлежащих к пресловутой «восьмёрке», раз-
разброс кларков столь велик?
ДАЛЁКАЯ РАДУГА
АЛы никогда не узнаем, из чего состоят далёкие
™ /г!небесные тела, звёзды и Солнце», — утверждал в
середине XIX в. видный французский философ Огюст
Копт. Он выражал широко распространённое мнение.
Но прошло совсем немного времени, и выяснилось,
что «познать непознаваемое» в действительности не так уж
сложно. В 1859 г. двое немецких учёных — химик Роберт
Бунзен и физик Густав Кирхгоф — изобрели простой и
чрезвычайно чувствительный метод анализа. Он позволил
изучать состав небесных светил с такой же степенью
достоверности, с какой в земных лабораториях
определялся состав минералов и руд.
Исследователи уже давно знали: различные вещества,
помещённые в пламя горелки, окрашивают его в разные
цвета. Например, поваренная соль окрашивала пламя в
жёлтый цвет, медный купорос — в зелёный. Однако
однозначно определить состав вещества по цвету пламени
всё же оказывалось невозможно. Часто бывало так, что
вещества разного состава окрашивали пламя одинаково.
Бунзен и Кирхгоф нашли выход из положения. Они
предложили пропускать свет пламени через стеклянную
призму. Призма разделяла цветные лучи на монохромати-
монохроматические (т.е. одноцветные). Например, литий и стронций ок-
окрашивают пламя в один и тот же малиново-красный цвет.
Призма же позволяет обнаружить неоднородность
литиевого и стронциевого пламени. В первом случае
наблюдаются две линии — ярко-малиновая и рядом с ней
бледно-оранжевая; во втором — голубая, две красные и
оранжевая линии.
Так выяснилось, что светящиеся пары любого химиче-
химического элемента испускают лишь одному ему свойственный
спектр — определённый набор монохроматических
излучений, каждому из которых отвечает своя линия.
Прибор, сконструированный Бунзеном и Кирхгофом,
получил название спектроскопа, а разработанный ими
метод — спектрального анализа.
Спектроскоп а сочетании с телескопом позволил анали-
анализировать излучение Солнца и звёзд и устанавливать их
состав. Оказалось, что там присутствуют те же элементы,
которые существуют на Земле.
Так начиналась наука космохимия. Нашлось дело для
спектроскопа и на Земле. С помощью спектрального
анализа определяют химический состав минералов и
горных пород, поскольку этот метод оказался достаточно
простым в применении.
Эти вопросы не получили бы ответа, если бы
представления о распространённости элементов
оставались, образно говоря, «заземлёнными», если
бы мысль исследователя ограничилась изучением
состава Земли.
Наша планета — лишь мельчайшая песчинка в
бесконечном пространстве Вселенной. Долгое вре-
время телескопы позволяли людям лишь наблюдать
небесные светила. О том, чтобы узнать, из какой
материи они состоят, не могло быть и речи.
ЭЛЕМЕНТЫ В КОСМОСЕ
Исследования «заоблачных далей» позволили на-
нарисовать отчётливую картину распространённости
элементов в космосе.
«Небесная» последовательность кларков за-
заметно отличается от земной. Лидерами являются
самые первые элементы периодической системы —
водород и гелий. По существу Вселенная состоит
на 75% из водорода и на 24% — из гелия. Таким
образом, место земной «восьмёрки» занимает
космическая «двойка».
Но есть и безусловное сходство: кислород и
другие элементы из этой «восьмёрки» принадле-
принадлежат к числу элементов, широко распространённых
в космосе. Выдерживается и другая «земная»
традиция: чем больше порядковый номер элемен-
элемента, тем меньше его содержание.
Закономерен прежний вопрос: почему?
Тут мы вплотную сталкиваемся с одной из
величайших проблем мироздания, смысл которой
выражается в трёх словах: происхождение химиче-
химических элементов. Собственно химия оказывается
уже ни при чём — это сфера, подвластная ядерной
физике. И не только ей: нужно принимать во
внимание представления об эволюции Вселенной и
прежде всего звёзд.
Именно звёзды и есть те гигантские «фабрики»,
где происходил и происходит грандиозный процесс
образования различных изотопов химических
элементов в результате разнообразных ядерных
реакций. Современные теории рассматривают не-
несколько стадий образования элементов. Первая из
них — термоядерная реакция превращения водо-
водорода в гелий. Затем наступает стадия слияния ядер
гелия и образования при этом ядер более тяжёлых
элементов (т.е. элементов с большими порядко-
порядковыми номерами), в том числе кислорода, магния,
кальция, алюминия, кремния. Энергетически
«выгодным» оказывается образование железа.
Много раз упоминавшаяся «восьмёрка» элементов
образуется именно на этой стадии звёздного
синтеза.
Далее процессы рождения элементов сущест-
существенно усложняются; поэтому их объяснение «на
пальцах» просто не имеет смысла. Добавим лишь,
что наряду с ядерными реакциями синтеза учёные
рассматривают и другую возможность: образо-
образование элементов, находящихся в середине перио-
периодической системы, в результате деления очень
78
Земля среди планет Солнечной системы
тяжёлых ядер с большими зарядами. При космиче-
космических «катастрофах», например при взрывах так
называемых сверхновых звёзд (о них будет
рассказано в томе «Энциклопедии», посвященном
астрономии), обретают жизнь и такие элементы,
которые, видимо, никогда не удастся синтези-
синтезировать в земных лабораториях. Эти «монстры»
чрезвычайно неустойчивы и распадаются на не-
несколько гораздо более лёгких «осколков» (т.е.
элементов середины периодической системы).
По одной из распространённых версий Солнеч-
Солнечная система, а стало быть, и планета Земля,
сформировались из того «облака» космической
материи, которую выбросил в мировое простран-
пространство взрыв сверхновой звезды.
Прошёл долгий срок, прежде чем земной шар,
пройдя различные стадии формирования, достиг
современного состояния. Многое изменилось за это
время. Исчезли элементы, следующие в таблице
Менделеева за ураном. Безвозвратно улетучилось
большое количество водорода, гелия и других
благородных газов. Наконец, в недрах планеты
заработала «доменная печь», начавшая сортиро-
сортировать различные элементы.
Но, как бы там ни было, химический состав
Земли оказывается своеобразным «слепком», «от-
«отпечатком» тех невообразимо далёких событий,
которые происходили во Вселенной.
ВЕРНЁМСЯ С НЕБА
НА ЗЕМЛЮ...
Что же, земные кларки «заданы» раз и навсегда?
Вспомним: почти все радиоактивные элементы
в земной коре имеют вторичное происхождение,
поскольку постоянно образуются в результате
радиоактивного распада урана и тория.' Так как
уран и торий сами радиоактивны, то, если они в
конце концов исчезнут, периодическая система
оборвётся на висмуте — последнем стабильном
элементе. Однако периоды полураспада (так назы-
называется время, за которое данное количество
радиоактивного элемента распадается наполовину)
урана и тория составляют около 5 млрд лет. Можно
представить, какой огромный срок потребуется,
чтобы они «съели сами себя». Сохранится ли к
этому времени сама наша планета?!
Восточная мудрость гласит: «Прежде чем
считать звёзды, внимательно посмотри под ноги».
У геохимиков будущего остаётся непочатый
край работы. Пока ещё недоступны и непредста-
вимы методы, которые позволили бы, образно
говоря, «пробурить планету насквозь». Несомнен-
Несомненно, чем глубже будет проникать человек в недра
Земли, тем чаще придётся сталкиваться с новыми
загадками и неожиданностями. Наверное, если бы
мы смогли узнать действительный химический
состав земного ядра, то существующие
представления о нём подверглись бы
пересмотру.
И ведь всплывает совершенно неожиданная
проблема.
По мере углубления в недра Земли увеличи-
увеличивается сжатие, которому подвергается вещество.
По расчётам в земном ядре давление должно
достигать 3 млн атмосфер. При таком колос-
колоссальном давлении свойства многих веществ долж-
должны существенно изменяться. Даже если бы ядро
Земли состояло из газов, то в подобных условиях
они перешли бы в металлическое состояние. На
этом соображении построена, в частности, гипотеза
о земном ядре, образованном металлическим
водородом.
Пусть, как обычно считается, ядро имеет
железоникелевый состав: свойства этих металлов
в условиях сильнейшего сжатия, очевидно, долж-
должны быть необычными.
Почему? Вот некоторые сведения из области
строения атомов. Например, вокруг ядра атома
калия с зарядом, равным 19, вращаются 19
электронов.
По четырём электронным оболочкам они рас-
распределяются в следующей последовательности:
2 — 8 — 8 — 1. Единственный электрон на
четвёртой, внешней, оболочке и определяет важ-
важнейшие химические свойства калия. На предыду-
предыдущей, третьей, содержатся свободные места: соглас-
согласно теории строения атома, эта оболочка вмещает
максимум 18 электронов. И вот что предполагают
теоретики: при сверхвысоких давлениях одинокий
внешний электрон калия может «перекочевать» с
четвёртой оболочки на третью. Образуется необыч-
необычный атом: он имеет тот же заряд, то же число
электронов, но иное их распределение: 2 — 8 — 9.
А следовательно, такой «неокалий» обладал бы
принципиально иными химическими свойствами.
И прочие, обычные в нормальных условиях
элементы, испытали бы подобные превращения.
Ещё более высокие давления могли бы вообще
«смять» электронные конфигурации (т.е. строе-
строение) атомов, по существу лишив элементы химиче-
химических свойств. Такую необычную картину нарисо-
нарисовал лет сорок назад русский термохимик и
геохимик Анатолий Фёдорович Капустинский
A906—1960). Он предложил выделять в земном
шаре три «химические» зоны, сменяющие друг
друга по мере увеличения сжатия: зону обычного
химизма, зону вырожденного химизма и зону
«нулевого» химизма.
Насколько неожиданна и привлекательна эта
гипотеза, настолько же она и спорна. Найти ей
подтверждения или отбросить напрочь можно
лишь при условии, что удастся «потрогать рука-
руками» образцы вещества земных недр, добытого с
очень больших глубин.
79
Энциклопедия для детей
. ■.■«-. -.- ■,-■>-
ПУТЕШЕСТВИЯ
ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
ВСЕ ПУТЕШЕСТВИЯ
ПОДЧИНЯЮТСЯ
ОБЩИМ ЗАКОНАМ
Химические элементы путешествуют, как и
люди. Однако средств передвижения у
химических элементов больше, потому что
они используют транспорт, созданный и природой,
и человеком. В природе химические элементы
передвигаются в земной коре вместе с магматиче-
магматическими расплавами, по земле — в виде обломков
горных пород, с глубинными и поверхностными
водами, с живыми организмами.
Химическим элементам помогают путешество-
путешествовать люди, отправляя их с продуктами питания
(зерном, фруктами, овощами), с сырьём для
промышленности (железной рудой, древесиной,
углем) по железным дорогам, на самолётах и
морских судах. По воле человека земные элементы
достигают космоса и даже переносятся на другие
планеты.
Путешественникам часто приходится делать в
пути пересадки. Химические элементы — не
исключение, они тоже делают «пересадки». В
начале 50-х гг. XX в. в японском городе Миномата
появилась страшная болезнь, от которой погибло
сто человек. Причиной болезни оказалась ртуть-
ртутьте путешественница». Из недр Земли ртуть поступи-
поступила с рудами на заводы, где была использована, а
затем с отходами производства сброшена в при-
прибрежные морские воды. В воде ртуть сделала
пересадку: сменила водный транспорт на живой
организм, проникла внутрь промысловых рыб.
Отравленную рыбу употребили в пищу жители
города Миномата. Последняя пересадка ртути в
организм человека стала роковой для многих
жителей города.
Наши путешествия часто задерживают разные
обстоятельства: нелётная погода, отсутствие биле-
билетов, аварии. В таких случаях на вокзалах, в
аэропортах скапливается очень много народу.
Иногда дальнейшее путешествие может вообще не
состояться. И на пути химических элементов тоже
могуть возникнуть препятствия — геохимические
барьеры, заставляющие их накапливаться в зем-
земной коре, почвах, илах и живых организмах.
Ещё один закон всех путешествий — выбор
спутников. Ведь гораздо веселее путешествовать в
компании, членов которой объединяют общие
интересы, привычки. Поэтому, отправляясь в
походы и поездки, мы тщательно подбираем
попутчиков. Так и химические элементы: одни
всегда путешествуют вместе, другие даже никогда
не встречаются.
ПУТЕШЕСТВИЯ
ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
С ЖИВЫМ ВЕЩЕСТВОМ
Перемещение химических элементов в земной коре
и на её поверхности, связанное с живыми организ-
организмами, называют биогенной миграцией. Ей спо-
способствуют все животные, включая самых мельчай-
мельчайших — бактерий. Организмы перемещают химиче-
химические элементы по воздуху, воде, внутри земной
коры.
Самый короткий отчёт о путешествиях химиче-
химических элементов с живыми организмами по воздуху
написал Александр Сергеевич Пушкин. Во время
Одесской ссылки поэт числился на службе в
канцелярии графа Воронцова. Весной 1824 г. на
степи Одесской губернии налетели огромные тучи
саранчи, и чиновники канцелярии графа Ворон-
Воронцова были посланы для истребления ползающих
насекомых. В числе посланных был и Пушкин. Эта
командировка была своего рода унизительным
наказанием для поэта. В результате появился
отчёт:
Саранча
Летела, летела
И села,
Сидела, сидела,
Всё съела
И вновь улетела.
Вместе с саранчой отправились в путешествие и
химические элементы, съеденные с растениями.
Отчёт Пушкина дополняют данные английского
учёного Карутерса: «Вес тучи саранчи, проле-
пролетевшей в течение одного дня над Красным морем,
составил 4,4-Ю7 тонн». О таком путешествии
писал и Владимир Иванович Вернадский: «Эта
туча саранчи, выраженная в химических элемен-
элементах и в метрических тоннах, может считаться
Химические элементы, «путешествуя» в составе
растворённых органических веществ, окрашивают
воды рек и озёр в чёрный цвет.
80
Зелия среди планет Солнечной системы
Энциклопедия для детей
аналогичной горной породе или, вер-
вернее, движущейся горной породе».
«В Мещёре почти у всех озёр вода
разного цвета. Больше всего озёр с чёрной водой.
В иных озёрах (например, в Чёрненьком) вода
напоминает блестящую тушь. Трудно, не видя,
представить себе этот насыщенный густой цвет. И
вместе с тем вода в этом озере совершенно
прозрачна», — с удивлением отмечал русский
писатель Константин Георгиевич Паустовский.
Чёрной речкой — Рио-Негро — назван крупней-
крупнейший приток Амазонки; на Чёрной речке под
Санкт-Петербургом погиб Пушкин. Оказывается,
тёмный цвет воде рек и озёр лесной зоны придают
химические элементы, путешествующие в составе
растворённого органического вещества. Многие
живые обитатели рек, озёр, морей, океанов —
большие любители путешествовать. Они тоже
служат средством перемещения химических эле-
элементов в воде.
На поверхности земной коры химические
элементы перемещаются почвенными животными,
например дождевыми червями, землеройками. На
чернозёмах степи часто встречаются многочислен-
многочисленные земляные холмики более светлого цвета. Эти
холмики вырыты степными зверьками — слепы-
слепышами — и сложены верхними тёмными и
глубинными светлыми слоями почвы.
В глубинах земной коры химические элементы
перемещаются исключительно бактериями.
Воды, почва и атмосфера вокруг месторождения
обогащаются химическими элементами, входя-
входящими в состав руды. Растения поглощают их. На
этой способности растений основан биогеохимиче-
биогеохимический метод поиска полезных ископаемых. Повы-
Повышенные содержания химических элементов наблю-
наблюдаются в листьях, коре, надземных частях и
корнях практически всех растений над рудным
месторождением. В Красноярском крае листья
берёзы на участках месторождений пирита (суль-
(сульфида железа) содержат больше железа, чем берёзы
безрудных участков.
ПУТЕШЕСТВИЯ
по воздуху
В атмосфере химические элементы путешествуют
не только с живым веществом, но и в частицах
пыли, капельках воды, в виде свободных атомов и
молекул. Химические элементы постоянно посту-
поступают в атмосферу с поверхности почвы, рек, морей,
океанов. Выделяются они и живыми организмами.
Большое количество элементов отправляется путе-
путешествовать в атмосферу из жерл вулканов. В нача-
начале XX в. появился мощный поток химических
элементов в атмосфере, связанный с промышлен-
промышленной деятельностью человека.
Перемещение химических веществ по воздуху
особенно велико в степях и пустынях, где мало
растительности и почва часто открыта для ветров.
Пыльные бури поднимают в воздух огромное
количество твёрдых частиц. В Туркмении во время
одной такой бури в воздух поднялось 100 тыс. т
пыли. А с дождём, сопровождавшим бурю, за 10
мин на каждый квадратный километр площади
выпало 10 т пыли.
Во время морских волнений, особенно штормов,
в атмосферу выбрасывается «водяная пыль». Когда
вода испаряется, образуется «солёный воздух
моря», содержащий мельчайшие кристаллики
солей и пахнущий йодом. Морские соли обогащают
прибрежные районы йодом, натрием, хлором.
Принесённые с моря на сушу химические элемен-
элементы вымываются атмосферными осадками из почвы
и с речными водами снова возвращаются в океан.
Жители приморских районов никогда не испы-
испытывают недостатка йода в организме, а жителям
удалённых от морей районов приходится добав-
добавлять йод в продукты (например, в поваренную
соль) и употреблять продукты, богатые йодом
(например, морскую капусту).
Ни один природный процесс не может поднять
в атмосферу столько химических элементов, как
извержение вулкана. В 1883 г. произошло силь-
сильнейшее вулканическое извержение. Взорвался
вулканический остров Кракатау в Зондском архи-
архипелаге в Индонезии. Химические элементы, со-
содержащиеся в пепле, выброшенном вулканом,
поднимались на высоту до 80 км. Подхваченные
воздушными потоками мельчайшие частицы вул-
вулканического стекла облетели вокруг Земли почти
два раза. Пепловое облако охватило весь земной
шар. Из-за сильной запылённости воздуха во всём
мире наблюдались серебристые облака, светлые
ночи и живописные зори. Пепел, выброшенный
вулканом, выпал на площади 1 млн км2. В
Зондском проливе его накопилось так много, что
это мешало судоходству.
С частичками пепла химические элементы,
содержащиеся в них, постепенно оседают на почву
и растения, изменяя их химический состав. По
количеству поставляемых соединений различных
металлов вулканы можно сравнить с современ-
современными промышленными предприятиями. Дейст-
Действующий вулкан Этна на острове Сицилия в
Средиземном море во время активизации выбрасы-
выбрасывает в течение года 130 т свинца, 10 т кадмия, 365 т
меди, 1100 т цинка и 3 т серебра. Воздух вокруг
действующих вулканов приобретает особый запах,
потому что из жерл отправляются в воздушные
путешествия многие химические элементы и их
соединения в виде газов: водород, хлор, азот, сера,
углерод, кислород, бром, фтор и др. На большие
расстояния распространяется удушливый запах
сернистых газов.
ВОДНЫЕ ПУТЕШЕСТВИЯ
ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Геохимик А.И. Перельман назвал воду «кровью»
земной коры. Поверхностные и глубинные воды,
82
Земля среди планет Солнечной системы
пронизывая и промывая толщи горных пород, во-
вовлекают в путешествие большую часть химических
элементов периодической системы Менделеева. Со-
Соприкасаясь с горными породами, природные воды
разрушают их. Освобождённые химические эле-
элементы начинают своё путешествие — в виде раство-
растворённых веществ, во взвешенном состоянии в виде
мути и более крупных частиц. Наиболее далёкие
путешествия совершают химические элементы в
растворённой форме. Например, хлор, натрий, се-
сера, освобождённые из горных пород, могут пройти
с речной водой тысячи километров и достичь океа-
океана. Но далеко не все химические элементы обла-
обладают такой способностью к передвижению. Боль-
Большинство из них малоподвижны в воде и способны
мигрировать на небольшие расстояния и только
при особых условиях водной среды. Например,
железо и марганец не могут передвигаться в водах,
богатых кислородом. Железо, свинец, цинк, медь,
серебро становятся неподвижными, если в водах
появляется сероводород (H2S). В «кислых» водах
хорошо передвигаются кальций, стронций, барий,
радий, медь, цинк, кадмий. В «щелочных» водах
многие из этих элементов становятся малоподвиж-
малоподвижными, а пятивалентные (ванадий и мышьяк) и
шестивалентные (хром, селен, молиб-
молибден) «весело» пускаются в путь.
Путешествуя с водами, химические
элементы могут делать добрые и злые дела. В
Индии в религиозные праздники к берегам Ганга
приходят тысячи паломников. Они, как требует
того религиозный обряд, совершают омовение в
водах священной реки. В Ганг погружаются не
только здоровые, но и больные люди, надеясь на
исцеление. В жаркой стране большая река — место
и для купания, и для мытья, и для стирки белья.
Огромное скопление народу на реке при отсутствии
простейших санитарных условий приводит к
вспышкам разнообразных эпидемий — прежде
всего холеры. Но эпидемии на Ганге не достигают
тех размеров, каких можно было бы ожидать при
таком огромном количестве больных людей. Когда
учёные провели химический анализ воды Ганга, то
обнаружили в ней высокое содержание серебра,
хорошо известного своими бактерицидными свой-
свойствами. Ганг на долгом пути с вершин Гималаев
проходит через породы, содержащие серебро.
Благородный химический элемент покидает род-
родные места и отправляется в путешествие, чтобы
творить добрые дела. Серебро борется с бактериями
Паломники омываются в водах священной реки Ганг.
83
Энциклопедия для детей
до тех пор, пока не иссякает его
источник на пути реки, пока все его
запасы не вымываются рекой из пород
и не рассеиваются в океане.
Другой химический элемент — стронций,
отправившись в путешествие с природными вода-
водами, принёс тяжёлое заболевание жителям долины
забайкальской реки Уров. По названию реки и
заболевание стало называться уровским. Учёные
установили, что уровская болезнь возникает при
избытке в воде стронция и недостатке кальция.
Кальций и стронций путешествуют вместе. Каль-
Кальций — элемент, необходимый для построения
скелета. Когда кальция мало, стронций пытается
заменить его в костных тканях. Но стронцию не
хватает «усидчивости» кальция. Он не закреп-
закрепляется в организме, как кальций, и спешит опять
вернуться в природу. А кости людей становятся
рыхлыми, деформируются. Болезнь поражает и
людей, и животных.
ЭЛЕМЕНТЫ-
« ПУТЕШЕСТВЕННИКИ»
И ЭЛЕМЕНТЫ-
«ДОМОСЕДЫ»
Химические элементы, как и люди, разделяются
на путешественников и домоседов. Мы уже го-
говорили о том, что одни элементы, освобождаясь из
горных пород, пускаются в дальние путешествия,
начинающиеся внутри континентов и оканчива-
оканчивающиеся в далёких морях, а другие — передви-
передвигаются на небольшие расстояния или вообще пред-
предпочитают не двигаться с места. Самые непосед-
непоседливые в верхней части земной коры — хлор, бром,
йод, сера. За ними следуют кальций, натрий, маг-
магний, калий. Относительно равнодушны к путе-
путешествиям кремний, фосфор, марганец. Очень не
любят путешествовать железо, алюминий, титан.
Но даже большой любитель путешествовать порой
вынужден сидеть дома. Не выпускают разные об-
обстоятельства, например болезнь или обилие неот-
неотложных дел. Так же и подвижность химического
элемента зависит от того соединения, в состав
которого он входит.
Например, очень активный путешественник
натрий, заключённый в кристаллическую решётку
минерала альбита, становится инертным, т.е.
малоподвижным, из-за нерастворимости в воде.
Другое дело — натрий в минерале галите (хорошо
известном нам в виде поваренной соли). Он хорошо
растворяется. Достаточно лишь немного воды,
чтобы натрий из него перешёл в подвижную форму
и отправился в путь.
природные художники
Передвигаясь в земной коре, по воздуху, с водами,
живыми веществами, химические элементы участ-
участвуют в создании красок Земли. Пейзажи северных
и средних широт отличают серые и серо-бурые
краски. И это не случайно. Недостаток тепла и
избыток влаги приводят к тому, что агрессивные
кислоты, образующиеся при разложении расти-
растительных остатков, разрушают минералы и отправ-
отправляют в далёкие путешествия к морям и океанам
весь содержащийся в них натрий, кальций, маг-
магний. В результате почвы приобретают серый и
серо-бурый цвет. А просёлочные дороги и пашни
придают серо-бурый цвет всему ландшафту.
К югу серые тона ландшафтов темнеют. Если
выехать вечером из Подмосковья на поезде в
южном направлении, то уже утром по обе стороны
от железной дороги будут бежать вслед за поездом
чёрные пашни. Здесь простирается лесостепь —
становится меньше влаги, больше солнечного
тепла. Из ландшафтов не выносятся кальций и
магний. При таком сочетании природных условий
в почвах образуются темноокрашенные органиче-
органические соединения — гумусовые вещества, связан-
связанные с кальцием и отчасти с магнием. Они придают
почве тёмно-серый цвет, а называются эти почвы
чернозёмом. В лесостепях вынуждены сделать
остановку вместе с кальцием и магнием некоторые
другие химические элементы.
Ещё дальше на юг, в южных степях, где влаги
становится всё меньше, задерживаются уже нат-
натрий и хлор. Земля светлеет, становится шоколад-
шоколадной, каштановой. Если наше южное путешествие
закончится на Черноморском побережье Кавказа
около города Батуми, то мы попадём во влажные
субтропики, в царство ярко-красной коры вы-
выветривания. Много тепла круглый год и большое
количество осадков, вновь появляются агрес-
агрессивные кислоты, которые выгоняют из горной
породы практически все химические элементы. Но
всё же они бессильны против оксидов железа и
алюминия, которые остаются в почве и придают
всему ландшафту красный цвет.
Самые же контрастные и замечательные краски
ландшафтов Александр Евгеньевич Ферсман, гео-
геохимик, путешественник, организатор многих экс-
экспедиций, наблюдал в песках среднеазиатских
пустынь Каракумы и Кызылкумы.
В книге «Цвета минералов» учёный писал:
«Контрасты и крайности определяют природу
пустыни: тёмные цветущие оазисы и отрезанные
от них, как ножом, безжизненные пески и адыры
(так называются холмистые предгорья Тянь-
Шаня. — Прим. ред.) Средней Азии; чёрные,
тёмные, красные краски камней и скал и
белоснежные поля солей; жёлтые краски самород-
самородной серы и ярко горящие золотистые сульфаты
железа в районах месторождений серы». А если
«подняться на самолёте над пустыней, то можно
увидеть, как разнообразны оттенки песков, как
многолики серые, розовые, жёлтые, красные
пятна, полосы, тени... Картина пёстрых ярких
тонов незабываема, и геохимик видит прежде
всего, что все соединения находятся в сильно
окисленном виде, и самые высокие степени
окисления марганца, железа, ванадия, урана,
84
Земля среди планет Солнечной системы
меди характеризуют эти минералы; он знает, что
этим они обязаны южному солнцу, ионизирован-
ионизированному воздуху с его кислородом и озоном».
Химические элементы влияют на цвет горных
пород и всего ландшафта, а в некоторых областях
создают поистине чарующие краски отдельных
минералов. Кольский полуостров славится своими
фиолетовыми флюоритами и аметистами, восточ-
восточное побережье Крыма — красными сердоликами,
а Урал — самоцветами. Недаром ювелиры и
любители красивых камней восхищаются насы-
насыщенным зелёным цветом уральских изумрудов,
кроваво-красными гранатами и нежной зеленью
узорчатых малахитов.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ
БАРЬЕРЫ НА ПУТИ
ЭЛЕМЕНТОВ-
« ПУТЕШЕСТВЕННИКОВ»
Химические элементы задерживаются и отдыхают
от путешествий у природных препятствий — гео-
геохимических барьеров. Затянувшийся отдых может
привести к накоплению химических элементов и
даже к образованию месторождений полезных ис-
ископаемых. Причин для этого много.
В России с древних времён и до конца XIX в.
широко использовались озёрные и болотные желез-
железные руды как сырьё для местного металлургиче-
металлургического производства. Скопления болотных руд
давали названия населённым пунктам, например
Гусь-Железный в Рязанской области. При пере-
переувлажнении почвы в ней резко снижается содержа-
содержание кислорода. В таких условиях железо и
марганец начинают растворяться в почвенных
водах, вместе с которыми направляются в пони-
понижения рельефа. Далее они поднимаются наверх,
где содержание кислорода снова увеличивается,
тогда железо и марганец опять
переходят в нерастворимые хи-
химические соединения и накапли-
накапливаются. В местах встречи с
кислородом образуются чёрные
или тёмно-коричневые скопле-
скопления соединений железа и мар-
марганца, ржавые слои, которые
«цементируют» почву в железис-
железистую или железисто-марганцевую
плиту. Так по берегам озёр и на
окраинах болот образуются озёр-
озёрные и болотные руды, которые в
прошлом служили сырьём для
местных металлургов. '
Во влажных субтропиках и
тропиках ожелезнение почв дос-
достигает ещё больших масштабов.
При встрече обогащенных метал-
металлами грунтовых вод с кислоро-
кислородом образуются массивные желе-
железистые плиты или панцири —
латериты (от лат. «later» — «кир-
«кирпич»). Местное население использует
латеритные плиты как строительный
материал.
Таким образом, благодаря кислороду, или
кислородному геохимическому барьеру, останав-
останавливающему путешествия железа и марганца,
жители таёжной зоны имеют руды металлов, а
жители субтропиков и тропиков — строительный
материал. Если на своём пути воды, несущие
растворённые железо, марганец, цинк, медь,
свинец, встречают сероводород, то препятствием
для дальнейшего путешествия элементов ста-
становится сероводородный геохимический барьер.
На этом барьере металлы накапливаются в виде
сульфидов — соединений с серой.
В тайге растениям и животным не хватает
многих химических элементов, потому что они
активно вымываются водой. Почва приобретает
серый цвет золы. И вдруг в той же местности
пейзаж резко преображается. Почва сильно темне-
темнеет, растительный покров становится более бога-
богатым, что свидетельствует об улучшении условий
жизни растений. Причина такой перемены —
выход на поверхность земли карбонатных пород:
известняков, доломитов, содержащих много каль-
кальция. Так в земной коре, почвах, водах создаётся
щелочной геохимический барьер. Он останавли-
останавливает многие химические элементы. Здесь накапли-
накапливаются медь, кобальт, цинк, магний, барий,
никель и другие элементы.
В Таджикистане есть удивительные природные
образования — «соляные грибы». Они очень
разнообразны по величине и форме. «Гриб» сидит
на толстой белой соляной ноге; «шляпка» его —
буро-коричневая (точь-в-точь гриб-боровик), пото-
потому что сложена гипсово-ангидритовыми породами.
В них закончили путешествие многие химические
элементы, и прежде всего натрий и хлор, застыв-
застывшие в минерале галите — каменной соли. В
Соединения никеля и кобальта скапливаются на щелочном
геохимическом барьере
Магматические
горные породы
т
.Щелочная среда миграции
JJ Известняки II i
85
Энциклопедия для детей
глубинах земной коры под большим
давлением вышележащих пластов гор-
горных пород каменная соль становится
пластичной и начинает течь в сторону уменьшения
давления, к земной поверхности. Толщи пород как
бы выдавливают пласты каменной соли вверх.
Когда давление резко падает, каменная соль теряет
свойство пластичности, становится неподвижным
соляным куполом — месторождением соли. Соля-
Соляные купола есть и на территории России, но не
везде выходят на поверхность. Особенно много
соляных куполов в Прикаспийской низменности,
где их выходы образуют даже небольшие возвы-
возвышенности. Одна из таких «гор» — Улаган — питает
своими солями известное солёное озеро Эльтон.
В Пятигорске, у подножия горы Машук, на
выходе углекислого источника образовалась гора
Горячая. В глубинных водах земной коры с
увеличением давления увеличивается раствори-
растворимость газов. При высоком содержании углекислого
газа минерал кальцит легко растворяется. При
выходе таких вод на поверхность давление в них
резко падает, углекислый газ выделяется в
атмосферу, а кальцит снова выпадает в осадок и
образует известковые туфы — травертины, которы-
которыми и сложена гора Горячая.
Создаёт соляные купола и строит горы из
травертина термодинамический геохимический
барьер. Условия его появления — резкое изме-
изменение давления или температуры на пути путе-
путешествующих химических элементов.
В сухом жарком климате, особенно в пустынях,
химические элементы задерживаются там, где
испаряется вода, т.е. на испарительных геохимиче-
геохимических барьерах. Там могут скапливаться практиче-
практически все химические элементы и даже такие
«неуловимые путешественники», как хлор и
натрий. Насыщенные растворы солей как бы
«подтягиваются» в жарком сухом грунте к
поверхности и испаряются. Соли выпадают в
осадок и образуют сильно засоленные почвы —
солончаки, шоровые (т.е. солёные) и грязевые
озёра с коркой соли на поверхности.
Часто на пути химических элементов встреча-
встречаются ловушки — твёрдые или жидкие вещества,
способные поглощать их. Такие вещества назы-
называют сорбентами. Тогда путешествие химических
элементов заканчивается на сорбционном гео-
геохимическом барьере, которым могут быть глина,
торф, ил.
Химические элементы обладают способностью
надолго задерживаться в живых организмах.
Такая «остановка» в пути химических элементов
называется биогеохимическим барьером. В стволах
и ветвях деревьев химические элементы задержи-
задерживаются на несколько сотен лет. Огромное коли-
количество химических элементов сохранялось в зале-
залежах каменного угля и нефти миллионы лет. Везде,
где есть живые организмы, есть и биогеохими-
биогеохимические барьеры.
К сожалению, живые организмы, в том числе и
организм человека, становятся пристанищем очень
вредных для здоровья химических элементов. С
древних времён много бед человеку приносит
свинец. Свинцовые трубы водопроводов Древнего
Рима и Московского Кремля XVII в., свинцовая
посуда, свинцовые белила, выбросы современной
промышленности, автотранспорта — всё это источ-
источники многовекового поступления свинца в живые
организмы.
Организмы приспосабливаются к вынужден-
вынужденному потреблению свинца. Они переводят его в
неподвижное состояние и накапливают в отдель-
отдельных органах. Например, свинец, оседающий из
атмосферы на листья, закрепляется в их восковом
налёте и дальше не перемещается. Так растения
защищают свои плоды и семена. В организме
человека свинец тоже переводится из крови в
волосы, ногти, а значит, при их стрижке и бритье
этот металл частично выводится из организма. Но
большая часть этого опасного элемента накапли-
накапливается в костных тканях. Чтобы свинец, со-
содержащийся в костях, не вредил здоровью,
человек должен быть ограждён от стрессовых
ситуаций. Такое предостережение дают наблю-
наблюдения над подопытными обезьянами. При сильных
стрессах в крови обезьян резко увеличивалось и в
течение длительного времени поддерживалось
повышенное содержание свинца, ухудшая здо-
здоровье животных.
МАРШРУТЫ
ПУТЕШЕСТВИЙ
ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Замечательный русский геохимик, почвовед
Б.Б. Полынов обратил особое внимание на то, что
всё в природе — рельеф, горные породы, климат,
растительность, животные — тесно связано между
собой. Учёный писал: «...Причинная связь тянется
от одного из них к другому, возвращается обратно
и, охватывая... несколько раз каждый из этих
элементов, образует сложную бесконечную цепь,
образ которой сыграл такую яркую роль в прек-
прекрасной и могучей поэтической картине мирозда-
мироздания, некогда нарисованной Гёте:
И крепкой цепью сил природы
Весь мир таинственно объят...»
По каким же маршрутам «путешествуют»
химические элементы?
Самый длинный маршрут начинается в недрах
Земли. На глубине в десятки километров горные
породы и минералы подвергаются воздействию
высоких давлений и температур. В результате
происходит метаморфизм (изменение) их струк-
структуры, минерального, а иногда и химического
состава, что приводит к образованию метаморфиче-
метаморфических пород. Опускаясь ещё дальше в глубь Земли,
метаморфические породы могут расплавиться и
образовать магму. Внутренняя энергия Земли (т.е.
эндогенные силы) поднимает магму к поверхности.
86
Земля среда планет Солнечной системы
С расплавленными горными породами, т.е. маг-
магмой, химические элементы выносятся на по-
поверхность Земли во время извержений вулканов,
застывают в толще земной коры в виде интрузий.
Процессы горообразования поднимают глубинные
горные породы и минералы на поверхность Земли.
Здесь горные породы подвергаются воздействию
солнца, воды, животных и растений, т.е. разру-
разрушаются, переносятся и отлагаются в виде осадков
в новом месте. В результате образуются осадочные
горные породы. Они накапливаются в подвижных
зонах земной коры и при прогибании снова
опускаются на большие глубины (свыше 10 км).
Вновь начинаются процессы метаморфизма, пере-
переплавления, кристаллизации, и химические эле-
элементы возвращаются на поверхность Земли. Такой
«маршрут» химических элементов называется
большим геологическим круговоротом. Геологиче-
Геологический круговорот не замкнут, т.к. часть химиче-
химических элементов выходит из круговорота: уносится
в космос, закрепляется прочными связями на
земной поверхности, а часть поступает извне, из
космоса, с метеоритами.
Геологический круговорот — это глобальное
путешествие химических элементов внутри плане-
планеты. Более короткие путешествия они совершают на
Земле в пределах отдельных её участков. Главный
инициатор — живое вещество. Организмы интен-
интенсивно поглощают химические элементы из почвы,
воздуха, воды. Но одновременно и
возвращают их. Химические элементы
вымываются из растений дождевыми
водами, выделяются в атмосферу при дыхании и
отлагаются в почве после смерти организмов.
Возвращённые химические элементы снова и снова
вовлекаются живым веществом в «путешествия».
Всё вместе и составляет биологический, или
малый, круговорот химических элементов. Он
тоже не замкнут. Часть элементов-«путешест-
элементов-«путешественников» уносится за его пределы с поверх-
поверхностными и грунтовыми водами, часть — на разное
время «выключается» из круговорота и задержи-
задерживается в деревьях, почве, торфе.
Ещё один маршрут химических элементов
проходит сверху вниз от вершин и водоразделов к
долинам и руслам рек, впадинам, западинам. На
водоразделы химические элементы поступают
только с атмосферными осадками, а выносятся
вниз и с водой, и под действием силы тяжести.
Расход вещества преобладает над поступлением, о
чём говорит само название ландшафтов водоразде-
водоразделов — элювиальные (от лат. eluo — «вымываю»).
На склонах жизнь химических элементов
изменяется. Скорость их передвижения резко
увеличивается, и они «проезжают» склоны, как
пассажиры, удобно устроившиеся в купе поезда.
Ландшафты склонов так и называются — тран-
транзитными.
Водными потоками вещества сносятся из верхних (элювиальных) в нижние (аккумулятивные) ландшафты.
А ветры и животные переносят их обратно.
87
Энциклопедия для детей
«Отдохнуть» от дороги химическим
элементам удаётся лишь в аккумуля-
аккумулятивных (накапливающих) ландшаф-
ландшафтах, расположенных в понижениях рельефа. В
этих местах они часто и остаются, создавая для
растительности хорошие условия питания. В
некоторых случаях растительности приходится
бороться уже с избытком химических элементов.
Кому в лесу не докучали комары? А в тайге, где
к комарам прибавляются мошка" и мокрец, просто
невозможно работать без защиты от гнуса —
кровососущих насекомых. Вроде бы не вызывает
сомнений необходимость самой решительной борь-
борьбы с этими врагами, если бы не одно обстоятельст-
обстоятельство. Таёжные водоразделы обеднены химическими
элементами, необходимыми растениям для нор-
нормального развития: молибденом, кобальтом, мар-
марганцем. Они вымываются водой и уходят вниз.
Именно в поймах рек, в болотах, где накапли-
накапливаются смытые сверху микроэлементы, рождается
гнус. Поднимаясь из пойм и болот на водоразделы,
он возвращает наверх смытые оттуда вещества. Вот
и стоит задуматься: друг комар или враг? Может
быть, не стоит его убивать, а достаточно просто
смахнуть? Ведь без него не смогли бы нормально
жить на водоразделах многие растения.
ХИМИЧЕСКИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ — ДРУЗЬЯ
И ВРАГИ
Природа не всегда бывает добра к живым создани-
созданиям. Она часто создаёт недостаток или избыток
подвижных, доступных растениям и животным
химических элементов. Это влияет на их состоя-
состояние. Например, там, где быстро выносится каль-
кальций, необходимый для построения скелета, все
животные — и домашние, и дикие — вырастают
не такими крупными, как в тех местах, где каль-
кальция достаточно. Резкий же дефицит или избыток
химических элементов приводит к заболеваниям
растений, животных и человека. Известно, что
многие микроэлементы отвечают за жизнедеятель-
жизнедеятельность определённых органов. В повышенных же
концентрациях они становятся врагами организ-
организма. Хорошо известное заболевание кариес (от лат.
caries — «гниение») связано с недостатком в воде
и пище фтора и сопровождается постепенным раз-
разрушением зубов. Поэтому мы с радостью покупаем
зубную пасту с фтором. Но тот же фтор в избытке
становится врагом: вызывает другое заболевание
зубов — флюороз (от лат. fluorum — «фтор»).
Уже много лет назад в распределение химиче-
химических элементов вмешался человек. С начала
XX столетия деятельность человека стала главным
способом их путешествия. При добыче полезных
ископаемых огромное количество веществ изы-
изымается из земной коры. Их промышленная
переработка сопровождается выбросами химиче-
химических элементов с отходами производства в атмо-
атмосферу, воды, почвы. Это загрязняет среду обитания
живых организмов. На земле появляются новые
участки с высокой концентрацией химических
элементов — рукотворные геохимические ано-
аномалии. Они распространены вокруг рудников
цветных металлов (меди, свинца, цинка, никеля).
Эти участки иногда напоминают лунные пейзажи,
потому что практически лишены жизни из-за
высоких содержаний вредных элементов в почвах
и водах.
Остановить научно-технический прогресс не-
невозможно, но человек должен помнить, что
существует порог в загрязнении природной среды,
переходить который нельзя, за которым неиз-
неизбежны болезни людей и даже вымирание ци-
цивилизации. Создав биогеохимические «свалки»,
природа, возможно, хотела предостеречь человека
от непродуманной, безнравственной деятельности,
показать ему на наглядном примере, к чему
приводит нарушение распределения химических
элементов в земной коре и на её поверхности.
; -.4
ТАЙНЫ ЗЕМНОГО
МАГНЕТИЗМА
ЗЕМЛЯ — ЭТО
ОГРОМНЫЙ
МАГНИТ
Магнитное поле простирается на 20—25
радиусов Земли и образует третий, «броне-
«броневой», пояс, окружающий нашу планету
наряду с атмосферой и ионосферой. Оно защищает
Землю от мощного потока космических частиц —
протонов, альфа-частиц, небольшого количества
электронов и других, которые только в районах
магнитных полюсов могут достичь атмосферы.
Чтобы узнать всё это, людям потребовалось не одно
столетие.
Знакомство человека с магнитными свойствами
горных пород восходит к античным временам. Уже
тогда был известен магнетит — невзрачный на вид
тёмно-серый минерал, который ещё называют
магнитным железняком. Одни исследователи счи-
считают, что минерал обязан своим названием
древнему городу Магнесиа в Македонии, хотя там
и не обнаружено магнитных руд. Другие связы-
связывают его с легендой о пастухе Магнусе, который в
88
Земля среди планет Солнечной системы
КИТАЙЦЫ —
ИЗОБРЕТАТЕЛИ КОМПАСА
В 1110 г. до н.э. послы правителя Вьетнама совершили
поездку на северо-восток, к китайскому императору
Чеу Куну. Из предосторожности независимо друг от
друга были направлены три посла, т.к. один посол мог
не достигнуть места назначения. Однако асе трое благо-
благополучно добрались до Китая, были торжественно
приняты императором... но заблудились на обратном
пути во Вьетнам. Им пришлось возвратиться в Китай,
объяснить всё императору, и Чеу Кун подарил им пять
дорожных колесниц с указателями направления на юг.
Послы отправились в путь на этих колесницах и год
спустя прибыли к себе на родину. На каждой колеснице
помещалась деревянная фигурка, рука которой всегда
указывала на юг. Куда бы ни ехала колесница, в какую
бы сторону она ни поворачивала, рука фигурки по-
прежнему показывала то же направление. Внутри фигур-
. кч, укреплённой на вертикальной оси с опорами,
• находился кусок магнитной железной руды, а сама
фигурка была не чем иным, как прообразом
современного компаса.
давние времена пас коз. Однажды
опёрся он посохом с железным нако-
наконечником о камень, от которого потом
с трудом оторвал его. Камень притягивал к себе
железный наконечник посоха... Возможно, от
имени пастуха и произошло слово «магнит». А
РУДУ» обнаруженную Магнусом, назвали магне-
магнетитом. О магнитной скале рассказывала в своих
сказках и Шахерезада. Следующий сюжет взят из
рассказа Плиния Старшего об опасности, подстере-
подстерегающей мореплавателей в Эфиопском (Красном)
море. Корабль, проплывавший мимо загадочной
горы, находящейся в этом море, будто бы
рассыпался, т.к. железные гвозди выдёргивались
силой магнита.
Земное магнитное поле интересовало многих
учёных, которые пытались использовать его для
ориентирования по сторонам света. В Китае уже
почти 4 тыс. лет назад было известно свойство
естественного магнита устанавливаться одним
концом на юг, а противоположным — на север.
«Магнит — это камень, который даёт направление
железной игле» — такое определение естественно-
естественного магнита приводили китайские учёные в энцик-
энциклопедии, составленной во II в. н.э. В 1187 г.
английский монах Александр Некэм писал в своём
Посох пастуха Магнуса железным наконечником «примагнитился» к глыбе магнетита.
89
Энциклопедия для детей
трактате: «В пасмурные дни или
тёмные ночи, когда не видно небесных
светил, моряки намагничивают желез-
железную иглу, продевают её сквозь соломинку, плаваю-
плавающую на воде, и таким образом определяют, где
север».
В 1269 г. французский учёный Пьер де
Мерикур, по прозванию Перегрин, написал трак-
трактат «Письмо о магните». Это был первый в Европе
труд по магнетизму. Перегрин изложил в своём
сочинении свойства магнитного камня, указал, как
находить у него полюса и как намагничивать
железную иглу. Учёный предложил назвать конец
намагниченной стрелки, указывающий на север,
северным, а противоположный — южным. Он
усовершенствовал компас, соединив его с морской
астролябией (специальным прибором для опре-
определения широт и долгот), а также сконструировал
два магнитных компаса. Один из них содержал
плавающий магнит, другой — «сухую» намагни-
намагниченную стрелку, вращавшуюся вместе с верти-
вертикальной осью. Во втором компасе было 360
делений и линейка для измерения азимутов.
Многие естествоиспытатели считали, что ком-
компасную стрелку направляет точно на север сила
притяжения Полярной звезды. Перегрин первый
догадался, что сама Земля создаёт силу, заставля-
заставляющую стрелку магнитного компаса двигаться. Но
все эти открытия целых три века почти никому
были не известны. Книга Перегрина была опубли-
опубликована только в 1558 г. в Германии.
Многие учёные и мастера старались усовер-
усовершенствовать изобретённый китайцами компас.
История сохранила далеко не все имена, но
некоторые изобретатели нам известны. В Италии
есть памятник Флавио Жиойя, сумевшему в XIV в.
улучшить существовавшую тогда конструкцию
магнитного компаса. Из поколения в поколение
передавалась легенда о молодом моряке Флавио,
полюбившем красавицу Анжелику. Отец девушки
был капитаном корабля. Однажды из-за густого
тумана его корабль сбился с курса и ударился о
скалы. Капитан оказался единственным спас-
спасшимся из всей команды и поклялся отдать дочь в
жёны только тому, кто создаст прибор, позво-
позволяющий отыскивать путь в ночи и тумане. Флавио
Жиойя сделал такой прибор, и отец сдержал слово.
Юноша скрепил магнитную стрелку с бумажным
кругом (картушкой), нанёс градусные деления, к
центру круга провёл лучи, соответствующие 32
направлениям (румбам). На картушку был нанесён
рисунок, получивший название «роза ветров».
В 1492 г. моряки экипажа экспедиции Христо-
Христофора Колумба через несколько дней после выхода
из Европы в Америку с беспокойством обнаружили
отклонение стрелки компаса на 5° от направления
на Полярную звезду. Колумб с трудом успокоил
свою команду и убедил продолжать путешествие.
Он установил, что угол отклонения стрелки от
направления на географический север (склонение)
в различных участках земного шара неодинаков.
Причины этого ему объяснить не удалось.
Значительно позже определили, что в Японии
склонение мало, а в центральной части Гренландии
оно достигает 60° (в западном направлении), так
что в Гренландии по направлению магнитной
стрелки едва ли можно определить положение
Северного полюса. Только там, где склонение
равно нулю, стрелка компаса действительно ука-
указывает на север. Европейцы сделали и другое
важное открытие. В 1544 г. Гартман, пастор из
Нюрнберга, работавший в молодости механиком,
установил, что северный конец намагниченной
стрелки всегда наклоняется вниз. Английский
моряк Норман в 1576 г. определил, что в Лондоне
стрелка устанавливается под углом 7Г50' отно-
относительно горизонтальной плоскости. В высоких
широтах наклонение достигает ещё бб'лыних
величин. В Южном полушарии Земли наклоняется
вниз южный конец стрелки. В связи с этими
важными открытиями исследователи предполо-
предположили, что стрелка компаса реагирует на источни-
источники магнетизма, скрытые в недрах Земли, т.е. на
магнитные аномалии (от греч. «аномалиа» —
«отклонение от нормы»).
Придворный лекарь английской королевы Ели-
Елизаветы I, выдающийся естествоиспытатель того
времени Уильям Гильберт затратил 18 лет жизни
и почти всё своё состояние на опыты по изучению
магнетизма. Результаты он изложил в книге «0
магните, магнитных телах и большом магните —
Земля», вышедшей в свет в 1600 г. Гильберт
подверг исследованию все лечебные и другие
свойства магнитов, упомянутые в древних тракта-
трактатах. Он экспериментально доказал, что Земля —
огромное намагниченное тело с двумя полюсами.
Гильберт выточил из магнитной железной руды
шар, названный им «терелла» — «маленькая
Земля». Магнитные стрелки располагались вокруг
магнитного шара, как и вокруг земного, на
различных широтах. Учёный считал, что магнит-
магнитные полюса Земли совпадают с географическими.
Мы знаем, что это предположение не подтвер-
подтвердилось.
В 1694 г. англичане были потрясены гибелью
своей эскадры на пути к Гибралтарскому проливу.
Для выяснения причин катастрофы и проведения
магнитных измерений в Атлантическом, а затем в
Тихом океанах правительство Британии отправило
экспедицию под руководством астронома и геофи-
геофизика Эдмунда Галлея. Вернувшись в Англию,
Галлей издал в 1701 г. первую в мире магнитную
карту, нанеся на неё линии равного склонения.
Большой вклад в изучение земного магнетизма
внёс великий русский учёный Михаил Васильевич
Ломоносов A711—1765). Он усовершенствовал
астрономические и навигационные приборы, соз-
создал первый в мире самопишущий компас, позво-
позволяющий в любое время определять изменения
движения корабля за счёт действия ветра, оплош-
оплошности рулевого и т.п. С помощью часового
механизма, двигавшего бумажную ленту, компас
Компас китайского императора.
90
Земля среди планет Солнечной системы
Энциклопедия для детей
автоматически вычерчивал на ней все
отклонения от заданного румба.
В 1838 г. немецкий учёный Карл
Фридрих Гаусс путём строгих математических
расчётов показал, что постоянное магнитное поле
Земли очень мало зависит от околоземного прост-
пространства, а источник магнетизма заключён внутри
земного шара.
По инициативе немецкого естествоиспытателя
Александра фон Гумбольдта в XIX в. в разных
странах были созданы магнитные обсерватории
для постоянной регистрации изменений элементов
земного магнетизма. Такие обсерватории были
открыты и в России.
Первая систематическая магнитная съёмка
океанов была выполнена на американской немаг-
немагнитной шхуне «Карнеги» в 1910 г., названной так
по имени миллиардера, пожертвовавшего большую
сумму денег на научные исследования. Все её
части, включая двигатель, якорь, цепи, были
сделаны из латуни, бронзы, марганцевой немаг-
немагнитной стали и дерева. Она была оснащена
довольно точной для того времени аппаратурой.
После 20-летнего плавания на судне возник пожар,
и знаменитая шхуна затонула.
МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И
ПСИХИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Все населяющие Землю живые существа возникли и
постоянно находятся под воздействием её магнитного
поля. Как будет себя чувствовать человек вне зоны
магнитного поля Земли?
Психоневрологи различных стран мира давно об-
обратили внимание на то, что в периоды магнитных бурь,
когда напряжённость геомагнитного поля начинает быстро
меняться, люди чаще страдают нервно-психическими рас-
расстройствами. Статистика подтвердила и связь количества
автомобильных аварий с периодом мощных взрывов на
Солнце, которые вызывают сильные магнитные бури.
Люди со слабым типом нервной системы чувствуют себя
крайне подавленными в последующие после взрывов на
Солнце дни.
Как известно, магнитное поле Земли «пульсирует» с
частотой от 8 до 16 колебаний в секунду. Некоторые
учёные высказали предположение, что именно с влиянием
такой пульсации связан и основной ритм биопотенциалов
головного мозга, так называемый альфа-ритм, имеющий
ту же частоту. Хаотически изменяющаяся частота коле-
колебаний магнитного поля Земли может навязывать биологи-
биологическим процессам несвойственные им ритмы. У здорово-
здорового человека нервная система хорошо приспосабливается к
изменениям окружающей среды. Ослабленная нервная
система не справляется с возросшей нагрузкой,
вызванной «беспорядком» в изменениях геомагнитного
поля.
В процессе эволюции земной жизни, по мнению
медиков, у организмов выработались стойкие ритмы био-
биохимических реакций, которые, возможно, могут в той или
иной мере исправиться» с нарушениями ритмики в
изменённом магнитном поле.
Воздействие геомагнитного поля и его изменений на
организм человека требует дальнейшего глубокого
изучения, особенно при освоении космоса.
В 1952 г. в СССР был спущен на воду новый
немагнитный корабль — шхуна «Заря». Корпус её
был изготовлен из сосны и дуба, а все крепления —
из немагнитных сплавов (латуни и бронзы). Шхуну
оснастили научным оборудованием, позволяющим
непрерывно и с высокой точностью регистрировать
основные элементы земного магнетизма.
Постоянные записи любой магнитной обсер-
обсерватории показывают, что земное магнитное поле
изменяется со временем. Отмечаются небольшие
ежедневные циклические изменения — суточные
вариации. Вариации склонения составляют угол в
несколько минут, вариации напряжённости зем-
земного магнитного поля — около 104 Гс (напряжён-
(напряжённость магнитного поля измеряется в гауссах —
единицах, которые получили название по имени
великого немецкого математика Гаусса и обознача-
обозначаются Гс). Магнит небольшого размера обычно
создаёт магнитное поле напряжённостью в не-
несколько десятков гауссов. Земное поле весьма
слабое — около 0,3 Гс вблизи экватора и около
0,7 Гс в полярных районах.
В некоторые дни наблюдаются значительные
изменения магнитного поля — до нескольких
градусов по склонению и до 0,1 Гс по напряжён-
напряжённости. Такие сильные возмущения названы маг-
магнитными бурями. Магнитная буря, продолжаю-
продолжающаяся несколько суток, часто сопровождается
нарушениями радиосвязи, а в высоких широтах —
полярным сиянием; отрицательно влияет на
здоровье людей. Почему же возникают магнитные
бури?
Верхние слои атмосферы, находящиеся в не-
нескольких сотнях- километров над поверхностью
Земли, называются ионосферой. Под действием
магнитного поля Земли и её вращения вокруг своей
оси в ионосфере возникают электрические токи.
Они поддерживаются за счёт постоянного образо-
образования большого количества заряженных частиц —
ионов и свободных электронов — из расщепляемых
солнечной радиацией молекул атмосферных газов.
Эти электрические токи оказывают существенное
влияние на формирование магнитного поля Земли.
В периоды повышенной солнечной активности
всплески радиационного излучения вызывают
соответствующие усиления электрических токов
ионосферы, которые и являются причиной возник-
возникновения магнитных бурь.
ЗЕМЛЯ
ПОЧЕМУ
МАГНИТ?
Учёные пока считают этот вопрос одной из самых
больших научных загадок. Для создания магнит-
магнитного поля необходимо либо намагниченное тело,
либо электрический ток. Долгое время учёные
думали, что земное поле создано огромным магни-
магнитом, находящимся в земных глубинах. Много гипо-
гипотез было предложено и отвергнуто. Наиболее пра-
правильный ответ в настоящее время таков: магнитное
поле Земли создаётся электрическими токами в
92
Земля среда планет Солнечной системы
ядре; эти токи, вероятно, вырабатываются и под-
поддерживаются механизмом, подобным самовозбуж-
самовозбуждающемуся динамо. Теория динамо впервые была
предложена в 1919 г. английским учёным Джеро-
Джеромом Лармором. А в 1945 г. советский физик Яков
Ильич Френкель выдвинул гипотезу земного ди-
динамо применительно к геомагнитному полю, счи-
считая главной причиной наличие жидкого внешнего
ядра. Температура внутри ядра должна быть не-
несколько выше, чем на его периферии, за счёт
радиоактивного распада неустойчивых элементов.
Холодные массы при этом устремляются к центру
ядра, горячие — из центра ядра движутся им
навстречу. Земля вращается, скорость движения
масс на периферии ядра больше, чем в его глуби-
глубинах. Поэтому движущиеся из центра элементы
жидкости тормозят вращение периферийных слоев
ядра, а встречные потоки, наоборот, ускоряют
внутренние слои. Тогда внутренняя часть ядра
вращается быстрее внешней и играет роль ротора
(вращающейся части) генератора, в то время как
внешняя — роль статора (неподвижной части). В
соответствии с расчётами в такой системе оказыва-
оказываются возможными самовозбуждение и появление
электрических токов. Именно эти токи и создают
магнитное поле Земли. Сторонники этой гипотезы
считают, что правильнее было бы называть Землю
большой динамо-машиной, чем большим маг-
магнитом.
Магнитное поле существует на Земле повсе-
повсеместно. Его элементы, измеренные специальными
приборами, изображают на картах. Магнитное
поле Земли непрерывно меняется, поэтому карты
нормального магнитного поля составляют через
несколько лет, а некоторые даже ежегодно.
Горные породы в земной коре намагничены
по-разному. Крупные блоки пород с повышенной
намагниченностью влияют на магнитное поле.
Поэтому при поисках месторождений полезных
ископаемых особое значение имеют отклонения от
нормального поля, называемые магнитными ано-
аномалиями. Магнитными аномалиями называют
отклонения магнитного поля от значений, условно
принятых для всего участка за нормальные.
Наибольшую намагниченность горных пород соз-
создают минералы, содержащие железо. Осадочные
породы обычно слабомагнитны.
Магниторазведка основана на изучении тех
изменений магнитного поля на поверхности Земли,
которые зависят от магнитных свойств полезных
ископаемых и окружающих горных пород. Этот
метод особенно эффективен при поисках рудных
залежей. Метод магниторазведки зародился давно.
В XVII в. в Швеции и в России (на Урале) уже
использовали компас для поиска железорудных
тел. В 20-х гг. XX в. были обнаружены магнитные
породы, образующие Курскую магнитную ано-
аномалию, открытую ещё в 1783 г.
Геологи-геофизики, изучающие аномальное
магнитное поле Земли, называются магнитораз-
ведчиками. Они исследуют аномалии высокоточ-
высокоточными измерительными приборами — магнито-
магнитометрами. Магнитометры бывают на-
наземные и воздушные. Основная часть
магнитометра — вращающаяся рамка
с измерительной обмоткой. При вращении рамки
вблизи магнита в ней возникает электрический
ток. Витки провода пересекают силовые маг-
магнитные линии, а в рамке образуется электродвижу-
электродвижущая сила. Измеряя величину этой силы, можно
обнаружить магнитную аномалию. Магниторазве-
Магниторазведка играет важную роль при поисках бокситовых
и никелевых месторождений, а также россыпных
месторождений золота. Но наиболее эффективны-
эффективными оказываются её результаты для нахождения
железорудных месторождений.
В геологии используется ещё одна заме-
замечательная особенность горных пород — уди-
удивительное свойство сохранять в своей «памяти»
магнитное поле тех далёких времён, когда эти
породы образовались. Такая намагниченность
называется остаточной, а наука, которая зани-
занимается магнитным полем древних эпох, — палео-
палеомагнетизмом.
Рождение горных пород сопровождалось их
намагничиванием после нагрева до высокой тем-
температуры и последующего охлаждения в геомаг-
геомагнитном поле. Это обеспечивало стойкость их
остаточного намагничивания к дальнейшим изме-
изменениям в земной коре в течение огромных
промежутков времени. Остаточная намагничен-
намагниченность очень устойчива и соответствует интен-
интенсивности и направлению магнитного поля Земли
того времени в месте образования пород. Поэтому
«магнитная память» помогает восстановить кар-
«И рассыпаются корабли, кованые гвозди и скобы
притягиваются к магнитной скале».
Предания эти кочуют из сказки в сказку со времён
Плиния Старшего.
98
Энциклопедия для детей
МОЖЕТ ЛИ ЧЕЛОВЕК ЖИТЬ
БЕЗ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ЗЕМЛИ?
в связи с развитием космонавтики этот вопрос
приобрёл особенно актуальное значение. Американ-
Американские учёные поставили один очень интересный
эксперимент ещё более 20 лет назад.
Были построены две камеры. Одну из них окружили
мощным металлическим экраном, снижающим
напряжённость магнитного поля в сотни раз, а в другой
поддерживались нормальные земные условия.
В камеры поместили мышей и семена клевера и
.пшеницы. Через несколько месяцев наблюдений
выяснилось, что мыши в экранированной камере быстро
теряют волосяной покров и умирают раньше, чем
[контрольные. Анатомический анализ показал, что кожа
мышей, развивавшихся в ослабленном магнитном поле,
становится толще, чем у их собратьев, находившихся в
нормальных условиях. Разбухшая кожа вытесняла
корневые мешочки (фолликулы) волос, что было
причиной раннего облысения подопытных грызунов.
Отмечено, что длина и толщина корней растений,
выросших в экранированной камере, была значительно
больше, чем у растений, развивавшихся в условиях
нормального магнитного поля Земли. Так выяснили, что
отсутствие земного магнетизма отрицательно воздействует
4ia рост живых тканей.
тину распределения древнего земного магнитного
поля для разных эпох.
Но не только горные породы помогают раскрыть
тайны прошлого. Древние керамические изде-
изделия — кирпичи, посуда — тоже «запоминали» ту
намагниченность, которую получали при обжиге.
Палеомагнитные исследования позволили уста-
установить, что направление магнитного поля Земли
изменялось довольно сильно. Исследователи пона-
поначалу были озадачены тем, что направление
естественной остаточной намагниченности неко-
некоторых горных пород оказалось противоположным
современному магнитному полю. Впервые такие
породы были обнаружены во Франции в 1906 г.
Теперь известно, что обратно намагниченных
пород так же много, как и намагниченных в
прямом направлении. Во время намагничивания
таких пород направление земного магнитного поля
было противоположным современному: современ-
современный северный магнитный полюс был тогда
южным, и наоборот. Оказывается, магнитные
полюса меняются местами. Конечно, это не такой
уж быстрый процесс. На это уходит не менее 10
тыс. лет. Причина этого явления до сих пор не
разгадана учёными. Многие исследователи счи-
считают, что к этим периодам приурочена резкая
смена животного и растительного мира: исчез-
исчезновение одних видов, появление других. Возмож-
Возможно, во время перемены полярности магнитное поле
сильно ослабевает и даже исчезает. Тогда на
Землю, не защищенную магнитным полем, свобод-
свободно проникает космическое излучение, влияющее
на флору и фауну. Некоторые учёные даже
высказывают смелое предположение, что и чело-
человек своим появлением обязан именно такой смене
полярности магнитных полюсов.
ПРИТЯЖЕНИЕ ЗЕМЛИ
В наш космический век часто говорят о
невесомости. Вспомним, что такое вес. Это —
сила, с которой тело, притягиваясь к Земле,
либо давит на опору, либо натягивает нить, на
которой висит. Когда тело ничто не удерживает,
оно свободно падает, вес исчезает — наступает
невесомость. Вес может отсутствовать, но сила
тяжести — никогда. И космический корабль, на
котором господствует невесомость, всё равно
притягивается Землёй — сила земного
притяжения и удерживает его на орбите вокруг
Земли.
Маятниковые часы стали первым прибором,
который показал, что сила тяжести, равно как и
ускорение свободного падения, на Земле не везде
одинакова. В 1676 г. французский натуралист Жан
Рише, переехав из Парижа D9° северной широты)
в Кайенну — столицу Французской Гвианы,
колониального владения в Южной Америке E°
северной широты, вблизи экватора), обнаружил,
что его маятниковые часы отстают на две с
половиной минуты в сутки. Чтобы они не
отставали, маятник пришлось укоротить. По
возвращении в Париж потребовалось вновь вос-
восстановить его первоначальную длину, чтобы часы
не «бежали». Рише очень удивился тому, что у
экватора маятниковые часы идут медленнее, чем в
Париже. Французские академики осмеяли Рише и
решили, что виновата тропическая жара. И
напрасно. Этот случай лёг в основу сделанного
позже вывода: ускорение свободного падения на
экваторе и вблизи него меньше, чем на полюсах.
По современным данным его значение на экваторе
составляет 978 Гал, а на полюсах — 983 Гал.
(Гал — единица измерения ускорения свободного
падения, названная в честь Галилео Галилея;
1 Гал = 1см/с2.) Причина этого в том, что Земля
немного сплюснута у полюсов.
Всё, что обладает массой, должно испытывать
действие гравитации. Оно передаётся через любые
тела. Преград для всемирного тяготения не
существует. Поэтому физики называют гравитаци-
94
Земля среди планет Солнечной системы
ояные силы дальнодействующими. Гравитация
связывает все тела во Вселенной.
Правда, мы не ощущаем притяжения боль-
большинства тел. Даже сила притяжения самых
высоких гор составляет тысячные доли процента
от притяжения Земли. Сила взаимного притя-
притяжения двух человек, находящихся на расстоянии
1 м друг от друга, составляет 0,02—0,03 мГал.
Гравитационные силы слабы. Однако они много-
многократно усиливаются, когда взаимно притяги-
притягиваются такие огромные массы вещества, как
планеты. Взаимное притяжение Луны и Земли
имеет силу приблизительно 2-1016 т.
Гениальный Ньютон описал гравитацию, но не
смог найти объяснение действия этих сил. В
настоящее время природа гравитации тоже неясна,
хотя гипотез на этот счёт вполне достаточно.
Ньютон же к гипотезам относился отрицательно,
считая, что «гипотезам нет места в эксперимен-
экспериментальной физике».
Закон всемирного тяготения стал основой
гравиметрии — одного из методов современной
геофизики, который сегодня способен обнаружить
изменение силы тяжести менее чем на одну
стомиллионную.
В гравиметрии маятник был первым инстру-
инструментом, с помощью которого начали измерять силу
тяжести. Впервые сила тяжести была измерена в
начале XIX в. с помощью маятниковых приборов
в Америке, на островах Атлантического и Тихого
океанов. Российский учёный Фёдор Петрович
Литке A797—1882) сделал вывод о том, что
неоднородности геологического строения земной
коры влияют на силу тяжести.
До конца XIX столетия маятниковые приборы
были единственным средством измерения силы
тяжести. Но их применение было сопряжено с
некоторыми трудностями и невысокой произво-
производительностью. Превосходным дополнением к ма-
маятниковым приборам оказался гравитационный
вариометр, созданный в 1896 г. венгерским
физиком Лорандом Этвёшем. Он основан на
принципе крутильных весов Кулона. Лёгкий
стержень (коромысло) с тяжёлыми грузиками на
концах подвешен на упругой нити. Степень
закручивания нити от нулевого положения служит
мерой неоднородности гравитационного поля. По-
Показания вариометра регистрируются на фотоплас-
фотопластинке.
После того как Этвёш впервые применил
гравитационный вариометр в Венгрии, он стал
успешно использоваться и в других странах для
поисков месторождений нефти. Позже появляются
первые гравиметры — высокоточные пружинные
весы. В 40-х гг. XX в. они вытесняют маятниковые
приборы и вариометры. В гравиметре есть грузик,
подвешенный на пружинке. При увеличении силы
тяжести пружинка несколько растягивается, при
уменьшении — сжимается, а отсчётное устройство
это отмечает.
Зная истинные значения силы тяжести для
данной области, обнаруживают и исследуют откло-
отклонения от них — аномалии силы
тяжести, которые вызваны различ-
различными породами, залегающими на глу-
глубине. Это позволяет судить о строении недр, не
прибегая к дорогостоящему бурению. Над плот-
плотными породами сила тяжести больше, над лёг-
лёгкими — меньше. Разница эта невелика. Но
приборы позволяют измерять изменение силы
тяжести с удивительной точностью.
Обычно полезные ископаемые сильно отли-
отличаются по плотности от вмещающих пород (т.е.
пород, в которых они заключены). Чем больше это
НУЖНА ЛИ РАСТЕНИЮ СИЛА
ТЯЖЕСТИ?
ССЛИ держать побег какого-нибудь обыкновенного
«Г С растения в темноте, поместив его в наклонном
положении в стакан с водой, то верхушка через несколько
часов загнётся кверху, а если затем перевернуть побег
(верхней стороной вниз), то наклонённый книзу побег
перегнётся в обратную сторону...
Направляющим стимулом в этом случае без сомнения
служит действие силы тяжести». Так более ста лет назад
описывал свои наблюдения Чарлз Дарвин. За время,
прошедшее с тех пор, исследователи убедились в правоте
великого естествоиспытателя.
При применении клиностата (установки для имитации
невесомости) растения не ощущали силы тяжести. Безоста-
Безостановочно поворачивая саженцы, их «запутали», не давая
времени на то, чтобы «сообразить», где низ, а где верх.
Под действием силы тяжести изгибается не только
стебель растения, но и корень. Однако если стебель
стремится при атом вверх, то корень всегда тянется вниз.
Опыты, проделанные Дарвином, поразили его самого. Ока-
Оказалось, что гравитационное воздействие (т.е. воздействие
силы тяжести) воспринимает только самая крайняя часть
корня, длина которой всего несколько десятых долей
миллиметра. Но изгибается при зтом не сам кончик, а
соседний участок, значительно от него отстоящий.
Следовательно, сделал вывод учёный, кончик корня
передаёт воздействие силы тяжести самому корню, и зто
заставляет его изгибаться.
Оставляя корень в несвойственном ему горизонтальном
положении на час-полтора, чтобы кончик успевал передать
всему корню свои необычные «ощущения», Дарвин затем
отрезал зту чувствительную верхушку корня. Растение
переводили в нормальное, вертикальное положение, но ко-
корешок, как бы «по памяти», изгибался под прямым углом.
О силах природы, заставляющих корень стремиться к
центру планеты, а стебель — в прямо противоположном
направлении, думали ещё французские материалисты
XVII в. и признавали единственной причиной этого земное
притяжение. Английский естествоиспытатель Т.Э. Найт
устроил «огород» на ободе колесе действующей водяной
мельницы. Семена фасоли все как одно выбросили стебли
к ступице колеса (т.е. к его центральной части), а корни —
наружу: растения простодушно приняли центробежную
силу за силу тяжести. С тех пор центрифуга (устройство,
создающее перегрузки под действием центробежной силы)
вошла в технический арсенал ботаников.
Растения реагируют на центробежную силу даже тогда,
когда она в несколько тысяч раз меньше нормальной силы
земного притяжения. Многие учёные считают, что вся
эволюция флоры проходила в условиях явного избытка
земного тяготения. Для развития высших растительных
организмов тяготение, пусть даже неуловимо малое,
жизненно необходимо. Понять истинную роль силы тяжести
в жизни растений стало возможным после того, как чело-
человек оторвался от своей планеты и проник в мир
невесомости.
5?
95
Энциклопедия для детей
отличие, тем отчетливее аномалии
силы тяжести, тем эффективнее при-
применение гравитационного метода для
поисков полезных ископаемых.
Наиболее широко применяется гравиметрия
при поисках нефти и газа. При разведке рудных
месторождений прямым поисковым методом не-
нередко становится гравиметрический, т.к. с его
помощью ищут непосредственно само рудное тело.
Залегает оно, как правило, неглубоко, протя-
протяжённость залежи невелика, зато плотность рудного
тела значительно превосходит плотность вме-
вмещающих пород.
Успешно применяют гравиметрию при поисках
месторождений руд, содержащих серу, медь, а
также для разведки месторождений апатитов,
угля, соли. С помощью гравиразведки можно
определить мощность (толщину) льда — это
делается при исследованиях ледников Антарктиды
и Гренландии.
Кроме того, данные гравиметрии — это важный
источник сведений о структуре земной коры. С их
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ ТОЧНЫЕ
ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ОТ
ЗЕМЛИ ДО ЛУНЫ?
во-первых, это позволит точнее определить лунную
орбиту, а также малые нерегулярные колебания Луны
вокруг своего центра тяжести. Именно эти непериодиче-
непериодические покачивания, называемые либрациями, позволяют нам
наблюдать больше половины лунной поверхности. По
мнению учёных, либрации обусловлены не только тем, что
Луна имеет эллиптическую орбиту, но и неравномерным
распределением масс в недрах Луны. Получив более
надёжную основу для того, чтобы точно определить
внутреннюю структуру Луны, мы сможем заглянуть в
прошлое нашего естественного спутника.
Во-вторых, это поможет пополнить наши знания о
Земле. Существует много различных теорий, пытающихся
объяснить дрейф континентов. Многократные измерения
расстояния до Луны с нескольких наблюдательных станций,
расположенных в разных местах земного шара, могут
помочь проверить, насколько верны эти гипотезы.
Известно, что Северный полюс нашей планеты не «сто-
«стоит» на одном месте. За год он может, совершая сложные
круговые движения, «пройти» путь до 100 м. Одни учёные
связывают движение полюса с перемещениями атмосфер-
атмосферных масс, другие — с взаимодействием между ядром Зем-
Земли и её мантией, третьи ищут объяснение в перемещениях
земной коры. Последняя гипотеза предполагает сущест-
существование определённой связи между смещениями полюса и
крупными землетрясениями. Если зто так, то длительные и
точные измерения расстояния от Земли до Луны позволят
лучше понять природу землетрясений и, может быть, даже
помогут предсказывать землетрясения.
Наконец, высокая точность измерений даёт возмож-
возможность снова «использовать» Луну, как зто делал Ньютон, в
качестве своеобразного «прибора» для проверки
некоторых положений теории гравитации. Наука получит
ответ на вопрос: остаётся ли ускорение свободного
падения неизменным или медленно убывает со временем?
По мнению некоторых физиков, такое убывание может
происходить в связи с расширением Вселенной.
помощью определяют границу между осадочным
чехлом и кристаллическим фундаментом на плат-
платформах, а также глубину залегания нижней
границы земной коры — поверхности Мохо.
До сих пор речь шла об изменениях силы
тяжести в пространстве. Однако она изменяется и
во времени. Самое простое и общеизвестное
изменение силы тяжести связано с гравитацион-
гравитационным влиянием Луны и Солнца. Эти изменения
вызывают на Земле приливы и отливы.
Однако сила тяжести может изменяться и
благодаря некоторым природным процессам, про-
происходящим на самой Земле. Если где-либо на
глубине есть большая пещера — карстовая
полость, весной её заполняют талые воды, и сила
тяжести увеличивается, а летом, когда полость
освобождается, сила тяжести уменьшается. Таким
образом она будет меняться в течение года. С
помощью гравиразведки можно даже следить за
ростом подземных полостей.
На Красной площади в Москве с помощью
гравиметрической съёмки установили место, где
раньше располагались фундаменты сооружений.
Полагали, что фундаменты торговых рядов, на
месте которых затем построили ГУМ, остались
целиком под его зданием. Однако съёмка устано-
установила, что это не так: торговые ряды занимали
также и часть современной Красной площади
перед ГУМом. На карте, построенной по результа-
результатам этой съёмки, отчётливо выделяется местопо-
местоположение одной из уже не существующих церквей
«на валу» — над засыпанным рвом, окружавшим
Кремль. На Боровицкой площади, примыкающей
к Кремлю с юго-западной стороны, аномалии силы
тяжести показали, что здесь находятся туннель
метро и река Неглинка.
Иногда случались и казусы. Археологи об-
обратили внимание на две аномалии силы тяжести
на Боровицкой площади, там, где стоял храм
Святого Николая Стрелецкого. Одна из этих
аномалий действительно соответствует подклету
(части фундамента) церкви, другая же оказалась
просто колодцем линии связи.
В подвале одной из церквей Успенского монас-
монастыря в городе Александрове (Владимирская об-
область) была обнаружена гравитационная ано-
аномалия. Это позволило предполагать, что под полом
подвала существует некое небольшое сооружение.
Когда же пол вскрыли, то выяснилось, что более
двух веков назад в грунт очень плотно забили
десятка полтора деревянных свай. Они полностью
сгнили и оставили после себя вертикальные
цилиндрические отверстия. На дне их осталась
древесная труха, позволившая установить, что
сваи были сосновые...
Гравиметрический метод исследования срав-
сравнительно дёшев, оперативен в применении и
совершенно безвреден. Он имеет хорошие перс-
перспективы. Неудачи и ошибки, как и в любом другом
методе, могут быть всегда. Один из путей их
устранения — применение совместно с грави-
гравиметрией и других методов.
I
lip'
ВНЕШНИЕ СИЛЫ
ЗЕМЛИ
ВЫВЕТРИВАНИЕ.
РАЗРУШЕНИЕ
ГОРНЫХ ПОРОД
НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
С давних времён гранит был олицетворением
стойкости, прочности. Выражение «стойкий
как гранит» можно было в равной степени
отнести к волевому, несгибаемому человеку,
дружбе или какому-нибудь сооружению. Однако
даже гранит рассыпается в мелкий щебень,
крошку и песок, если его длительное время
подвергать воздействию перепада температур,
активных кислот, замерзающей и оттаивающей
воды. Ничто не вечно на нашей Земле, и всё
изменяется, включая самые крепкие горные
породы.
С первыми лучами солнца высоко в горах
начинают таять снег и лёд. Капли воды, сливаясь
в тоненькие ручейки, текут по склонам, образуя
ручьи и, наконец, горные реки. Вода проникает в
мельчайшие трещины и углубления горной поро-
породы. Ночью температура падает на несколько
градусов ниже нуля, и вода в трещинах превра-
превращается в лёд, увеличиваясь в объёме на 9%,
раздвигая стенки трещины, расширяя и углубляя
её. Так продолжается день за днём, год за годом.
Постепенно трещина разовьётся настолько, что
отделит кусок горной породы от основного масси-
массива, и тот скатится вниз по склону. Этот процесс,
идущий постоянно и приводящий к медленному,
но верному разрушению горных пород, называется
выветриванием. Как видим, это отнюдь не работа
ветра, а разрушение горных пород в самой
поверхностной зоне земной коры под влиянием
разных причин. Эту зону иногда называют зоной
гипергенеза (от греч. «гипер» — «над», «сверху» и
«генезис» — «рождение», «происхождение»).
Конечно, выветривание — не только действие
расширяющейся при замерзании воды, а сово-
совокупность многих факторов: колебаний темпера-
температуры; химического воздействия различных газов и
кислот, растворённых в воде; воздействия органи-
органических веществ, образующихся при жизнеде-
жизнедеятельности растений и животных и при их
разложении после смерти; расклинивающие дей-
действия корней кустарников и деревьев. Иногда эти
факторы действуют вместе, иногда по отдельности,
но решающее значение имеют резкая смена
98
Внешние силы Земли
температуры и водный режим. Поэтому в зависи-
зависимости от преобладания тех или иных факторов
выделяют физическое, химическое и биогенное
выветривание. . - _•.■--.■
ФИЗИЧЕСКОЕ
ВЫВЕТРИВАНИЕ
Для чего на стыках рельсов делается зазор в не-
несколько сантиметров? Чтобы при нагревании в
жаркую летнюю погоду, когда рельсы расширятся
и удлинятся, железнодорожный путь не искри-
искривился. Стальные и железные мосты тоже расши-
расширяются в жару, поэтому в их конструкциях также
предусмотрены зазоры.
В пустынях, где днём невозможно притронуться
к камню — такой он горячий, — ночью температу-
температура резко падает. Горные породы, как и рельсы,
подвергаются то нагреванию, то охлаждению и
соответственно расширению и сжатию. Но в
отличие от рельсов горные породы, например
граниты и базальты, состоят из разных минералов,
которые обладают различным цветом, строением и,
что самое главное, различной теплопроводностью.
За счёт разного расширения в этих минералах
возникают большие напряжения, неоднократное
действие которых приводит в конце концов к
ослаблению связей между минералами, и порода
рассыпается, как говорят, в труху, превращаясь в
дресву — скопление мелких обломков, щебня,
грубого песка.
Подобное температурное выветривание осо-
особенно эффективно в магматических и метаморфи-
метаморфических породах, состоящих из разнообразных по
своим свойствам минералов, которые имеют раз-
различную теплопроводность. Эти минералы, то
расширяясь, то сжимаясь, «раскачивают» проч-
прочные связи между собой, и, наконец, утратив их
совсем, порода рассыпается, превращаясь в щебень
и грубый песок.
В пустынных районах Сирии несколько тысяче-
тысячелетий назад происходили излияния базальтовых
лав. В наши дни пейзаж этих мест поражает своей
мрачностью: вокруг лишь бесконечный хаос гру-
грубых чёрных обломков базальтов, образовавшихся
на лавовых потоках за счёт температурного
выветривания. Температурное выветривание осо-
особенно активно происходит в областях с жарким
континентальным климатом — в пустынных
районах, где очень велики суточные перепады
температуры.
Различные породы разрушаются с разной
скоростью. Так, Великие пирамиды в Гизе,
недалеко от Каира (Египет), сложенные из глыб
желтоватых песчаников, ежегодно теряют 0,2 мм
своего наружного слоя, что приводит к на-
накоплению осыпей (например, у подножия пира-
пирамиды Хуфу образуются осыпи объёмом 50 м3 в год).
Скорость выветривания известняков составляет
2—3 см в год, а гранит разрушается намного
медленнее. На гранитных блоках, высеченных в
Асуане 5400 лет назад, в результате
выветривания образовался рыхлый
слой толщиной 5—10 мм. А блоки
известняка, из которых примерно 250 лет назад
построена крепость Кременец на Украине, за это
время успели разрушиться почти на 25 см, и
рыхлый материал был унесён дождями и ветром.
Физическое выветривание: каменные шары,
сформированные под действием ветра,
дождя и перепадов температуры (Австралия).
«Каменная баба» — одна из форм выветривания (Австралия).
99
Энциклопедия для детей
.■#«, У .'*;■ *. ■;■'.... ■)'.'. г .
Образование шаров при выветривании базальтовых
интрузий — силпов — в долине реки Нижняя Тунгуска.
Иногда выветривание приводит к своеобразному
шелушению, или десквамации (от лат. desquama-
ге — «снимать чешую»), — отслаиванию тонких
пластинок от поверхности обнажения горных
пород. В результате неправильные по форме глыбы
со временем превращаются в почти правильные
шары, напоминающие каменные пушечные ядра.
В Восточной Сибири, в долине реки Нижняя
Тунгуска, на пластовых базальтовых интрузиях —
силлах — такие шары разбросаны в огромном
количестве. Их даже принимали за валуны,
обкатанные рекой.
Разрушающее действие на горные породы в
пустыне оказывают кристаллики солей, образую-
образующиеся при испарении воды в тончайших тре-
трещинках и увеличивающие давление на их стенки.
Капиллярные трещинки под действием этого
давления расширяются, и монолитность породы
нарушается.
В полярных областях расклинивающее воздей-
воздействие замерзающей воды на горные породы
особенно велико. Чем больше в породе пор,
способных заполняться водой, тем быстрее она
разрушается. В высокогорных областях скалистые
вершины, как правило, разбиты многочисленными
трещинами, а их подножия скрыты шлейфом
осыпей, которые сформировались за счёт выветри-
выветривания.
Поскольку прочность и монолитность даже у
одной и той же горной породы разная, то одни её
участки поддаются выветриванию быстрее, чем
Д. Роберте. «Сфинкс». XIX в.
100
Внешние силы Земли
другие. Такое избирательное выветривание приво-
приводит к образованию углублений, ямок, ниш, и
горные породы приобретают ячеистый облик. Так,
например, в Крыму, в окрестностях Бахчисарая, в
песчанистых известняках верхнемеловой эпохи
наблюдается неравномерное окремнение (т.е. заме-
замещение кремнезёмом). Более плотные, окремнённые
участки горных пород выступают, а более рыхлые
выветриваются быстрее и образуют небольшие
углубления — ячеи.
Благодаря избирательному выветриванию появ-
появляются разнообразные «чудеса природы» в виде
арок, ворот и т.д., особенно в пластах песча-
песчаников, — например, знаменитая гора Кольцо
около Кисловодска на Северном Кавказе, которой
любовался Михаил Юрьевич Лермонтов.
На склоне горы Демерджи в Крыму находится
заповедник с каменными «истуканами» — огром-
огромными столбами высотой в десятки метров, образо-
образованными в конгломератах (т.е. сцементированных
галечниках) верхней юры. Неравномерная цемен-
цементация конгломератов в результате избирательного
выветривания привела к формированию разнооб-
разнообразных колонн, «грибов», «идолов» и других
причудливых форм рельефа.
Для многих районов Кавказа и других гор очень
характерны так называемые «истуканы» — пира-
пирамидальные столбы, увенчанные крупными камня-
камнями, даже целыми глыбами размером 5—10 м и
более. Эти глыбы предохраняют от выветривания
и размыва нижележащие отложения (образующие
столб) и похожи на шляпки гигантских грибов.
На северном склоне Эльбруса около знаменитых
горячих источников Джилысу есть овраг, назы-
называемый Кала-кулак, что по-балкарски означает
«овраг замков». «Замки» представлены огромны-
огромными столбами, сложенными относительно рыхлыми
вулканическими туфами. Эти столбы увенчаны
крупными глыбами лав, раньше слагавшими
морену — ледниковые отложения, возраст которых
50 тыс. лет. Морена впоследствии разрушилась, а
часть глыб сыграла роль «шляпки» гриба, предо-
предохранившей «ножку» от размыва. Такие же
«пирамиды» есть и в долинах рек Чегем, Терек и
в других местах Северного Кавказа.
Необходимо напомнить, что и современная
хозяйственная деятельность человека также уси-
усиливает процессы физического выветривания. Ког-
Когда при вспашке сдирается дёрн на миллионах
гектаров, вырубаются леса, кустарники, осуша-
осушаются болота, прокладываются дороги, туннели,
роются гигантские карьеры, всё это нарушает
природное равновесие. Эрозия (разрушение пород
водными потоками) и выветривание начинают
происходить быстрее.
ХИМИЧЕСКОЕ
ВЫВЕТРИВАНИЕ
Химическое выветривание связано с процессами
химического изменения горных пород и образо-
образованием новых минералов. Особенно
благоприятные условия для такого вы-
выветривания создаются во влажном тро-
тропическом климате, в местах с обильной расти-
растительностью. В результате переработки огромной
биомассы, её гниения и разложения в избытке
образуются агрессивные органические кислоты,
которые энергично преобразовывают различные
минералы. На важную роль биосферы в геологи-
геологических процессах указывал наш выдающийся учё-
учёный Владимир Иванович Вернадский.
Когда говорят о химическом выветривании, то
обычно имеют в виду процессы окисления,
растворения, гидратации и гидролиза. Окисление
(соединение минералов с кислородом) хорошо
развито, например, в железных рудах Курской
магнитной аномалии, где минерал магнетит
(FeFe2O4) превращается в химически более устой-
устойчивую форму — гематит (ГегОз), образующий
богатые рудные «железные шляпы», т.е. скопле-
скопления хорошей руды. Пирит (FeS2) при окислении
•J:
Карп Бодмер.
«Скалистые образования на Верхней Миссури». XIX в.
101
Энциклопедия для детей
Биогенное
выветривание
гранитов.
mm
mm
различных гидроксидов железа). Гидратация свя-
связана с присоединением воды к минералу. Таким
образом ангидрит (CaSO.*) превращается в гипс
(CaSCU • 2НгО), содержащий две молекулы воды.
При гидролизе, т.е. разложении сложного вещест-
вещества под действием воды, полевые шпаты переходят
в конце концов в минералы группы каолинита —
белые пластичные глины (из них делают лучший
фарфор), содержащие алюминий, кремний и
молекулы воды. Гора Каолинь в Китае сложена
именно такими глинами.
При растворении из горной породы удаляются
некоторые химические компоненты. Такие поро-
породы, как каменная соль, гипс, ангидрит, растворя-
растворяются в воде очень хорошо. Известняки, доломиты
и мраморы растворяются несколько хуже. В воде
всегда содержится углекислота, которая, вступая
во взаимодействие с кальцитом, разлагает его на
ионы кальция и гидрокарбоната (НСОз). Поэтому
известняки всегда выглядят как подвергшиеся
травлению, т.е. избирательному растворению. На
них образуются желобки, бугорки, выемки. Если
известняк местами испытывает окремнение (заме-
(замещение кремнезёмом) и становится более прочным,
то эти участки при выветривании всегда будут
выступать, образуя, например, такие формы релье-
рельефа, как возвышенности.
102
Внешние силы Земли
БИОГЕННОЕ
ВЫВЕТРИВАНИЕ
Биогенное выветривание связано с активным воз-
воздействием на горные породы растительных и жи-
животных организмов. Наверное, многие наблюдали,
как в трещинах камней, на старых домах, на
асфальте растут трава, кусты и даже деревья. Их
корни, которые углубляются в трещины, расталки-
расталкивают в стороны куски породы или кирпичи. Ас-
Асфальтовое покрытие над такими корнями взду-
вздувается и, наконец, разрушается. Поваленные бурей
деревья с вывернутой корневой системой обнажают
более глубокие слои пород, которые начинают
быстрее разрушаться. После сильных дождей на-
набухшие корни деревьев оказывают сильное раскли-
расклинивающее действие на породы.
В давние времена, чтобы расколоть большие
камни, в трещины в камнях вбивали деревянные
клинья и обильно поливали их водой. Клинья
разбухали и разрывали камни.
Разрушению пород способствуют разнообразные
животные. Грызуны роют огромное количество
нор, рогатый скот вытаптывает растительность;
даже черви и муравьи разрушают поверхностный
слой почвы.
Выделяющиеся при разложении
органических остатков углекислый газ
и гуминовые кислоты попадают в воду,
которая при этом резко усиливает свою раст-
растворяющую способность. Растительный покров
способствует накоплению влаги и органических
веществ в почве, благодаря чему увеличивается
время химического выветривания. (Надо сказать,
что под покровом почвы выветривание происходит
интенсивнее, т.к. горную породу растворяют также
и органические кислоты, содержащиеся в почве.)
Бактерии, которые распространены повсеместно,
образуют такие вещества, как азотная кислота,
углекислый газ, аммиак и другие, способствующие
скорейшему растворению минералов, содержа-
содержащихся в горных породах.
Таким образом, процессы физического, хими-
химического и биогенного выветривания идут пос-
постоянно и повсеместно. Под их влиянием медленно,
но неотвратимо разрушаются даже самые прочные
горные породы, постепенно превращаясь в дресву,
песок и глину, которые водными потоками
переносятся на огромные расстояния и в конце
концов вновь отлагаются в озёрах, океанах и
морях.
Следует сказать ещё об одном крайне важном
явлении, связанном с процессами выветривания.
Выветривание слоистых горных пород. Пустыни Северной Америки.
103
Энциклопедия для детей
Это образование так называемых кор
выветривания, особенно хорошо вы-
выраженных в тропических областях, где
почти везде присутствует мощный, до нескольких
десятков метров толщиной, слой переработанных
горных пород обычно красного цвета. Он пред-
представляет собой сложное сочетание разнообразных,
в основном глинистых, минералов, содержащих
оксиды и гидроксиды алюминия и железа. Такая
кора выветривания получила название лате-
ритной (от лат. later — «кирпич»); своим
красным цветом она напоминает раздробленные
кирпичи. Кроме современных кор выветривания
выделяются и древние коры, образованные в
условиях выровненного рельефа (иначе кора была
бы размыта) при жарком и влажном климате. С
такими корами связаны крупные месторождения
бокситов, из которых получают алюминий. В
корах выветривания встречаются также большие
скопления руд кобальта, никеля, марганца, железа
и других ценных полезных ископаемых.
ЦИВИЛИЗАЦИИ НА ВУЛКАНАХ
Б центре Анатолии (азиатская часть современной Турции)
находится совершенно уникальный район — Каппадокия.
Это место существования древнейших цивилизаций и вместе
с тем природный геологический музей. Примерно 5—7 млн
лет назад здесь происходили грандиозные взрывные извер-
извержения вулканов. В результате этого образовались мощные,
десятки и сотни метров толщиной, покровы пемзовых туфов
белого или слегка желтоватого цвета, распространявшиеся
потоками во все стороны от центров извержений. Спустя
несколько миллионов лет на этом туфовом пьедестале вы-
выросли крупные вулканы: Мелендиздаг, Эрджиясдаг, Хасан-
даг, чьи великолепные конусы высотой более 3 км увенча-
увенчаны снежными шапками, резко выделяющимися на фоне без-
безоблачного неба Анатолии. Последние извержения этих вул-
вулканов происходили всего несколько тысяч лет назад. На
стенных росписях в древнейшем поселении Чатал Хююк, от-
относящемся к VII тыс. до н.э., изображено извержение
вулкана Хасандаг.
За миллионы лет в пемзовых туфах эрозия выработала
совершенно фантастический рельеф. Благодаря тому что
пласты туфов имеют разную плотность, природа создала не-
невероятные по своей форме «башни», «крепости», «дворцы»
и т.д. Так как плотные туфы бронируют, прикрывают от
Древний город, прекрасно сохранившийся в туфах. Каппадокид (Турция).
104
Внешние силы Земли
разрушения болев мягкие, образовы-
образовывались «крыши», «шляпки грибов».
Символом Каппадокии являются три
столба со «шляпами», которые назы-
называются «сказочными каминными тру-
трубами». Там, где нет слоев прочных ту-
туфов, образуется изумительный рель-
рельеф — белые пики или островерхие
гряды, рассечённые глубокими рытви-
рытвинами. Вид такого пейзажа напоминает
фантастические изображения каких-
то планет, но не привычный нам
рельеф Земли.
В этих туфах, очень мягких и при-
пригодных для рытья в них пещер, из-
издревле существовали поселения, при-
причём ещё со времён неолита и бронзо-
бронзового века. На протяжении тысячеле-
тысячелетий разные племена, очутившиеся
здесь на перекрёстке путей с запада
на восток, с востока на запад и с се-
севера на юг, строили деревни и целые
города в этих туфовых обрывах. Во
многих местах туфы сплошь «изъеде-
«изъедены» пещерами разного размера, и
скалы выглядят, как швейцарский сыр
с дырками. В деревне Наймакли рас-
расположен прекрасно сохранившийся
4-этажный подземный город, в ко-
котором жили многие поколения людей
ещё задолго до нашей эры.
Около деревни Горем поражают
воображение древние христианские
церкви X—XII ее. н.э., вырубленные в
туфовых скалах и украшенные велико-
великолепными фресками. Если подняться
на вершину одного из холмов в доли-
долине Горема, то взору откроются беско-
бесконечные «башни», остроконечные вы-
выступы, белые гряды, между которы-
которыми виднеются редкие рощицы и де-
деревни. А завершает этот пейзаж сине-
синевато-белая громада вулкана Эрджияс-
дага на горизонте.
5?
Голец — плоская вершина одного из горных хребтов в Забайкалье.
Мороз, лёд, вода и сила тяжести разрушили острый гребень,
раздробив крепкие горные породы — аргиллиты и алевролиты — на тонкие
пластинки и переместив их вниз по склону.
РЕКИ — РАЗРУШИТЕЛИ
И СОЗИДАТЕЛИ
Вода вездесуща. Поистине Земля — это
планета воды. Вода не только покрывает
более 3/4 всей её поверхности, не только
парит над ней в воздухе в виде облаков, но и
наполняет живительной влагой сушу. Каким
образом она попадает на сушу — известно.
Потоки, низвергающиеся с небес в виде дождей,
и лёгкие снежинки, зимой покрывающие всё
вокруг белым ковром, — это та влага, которую
море посылает на сушу через атмосферу.
Однако с геологической точки зрения дар моря
скорее напоминает легендарного троянского коня,
которого данайцы отправили доверчивым защит-
защитникам древней Трои. Для суши вода — сильней-
сильнейший разрушитель той части земной коры, которая
возвышается над уровнем моря. Вспомним, что она
поднимается над водой только благодаря актив-
активности внутренних сил Земли. Континенты и
острова — порождение эндогенных процессов, и
поэтому не случайно именно на сушу направлена
основная мощь противостоящей «армии» экзо-
экзогенных внешних процессов, которые используют
энергию атмосферы и гидросферы. Главной их
«ударной силой» выступает текучая вода.
Какую же работу производят на суше водные
потоки? С первого взгляда всё достаточно просто.
Повинуясь силе тяжести, вода собирается в
понижениях и устремляется обратно к морю. По
пути она отчасти растворяет горные породы; но
главное — вода прихватывает с собой нерас-
нерастворимые минеральные частицы. Часть захва-
захваченного материала текучая вода оставляет по пути,
105
Энциклопедия для детей
\ \
Ущелье в горах Западного Памира,
прорезанное небольшой рекой.
остальное выносит в море. Подсчитано, что все
реки таким образом за год «облегчают» сушу
(размывая её) примерно на 20 млрд т. Если бы не
постоянные поднятия земной коры, все выс-
выступающие над уровнем моря её участки были бы
размыты водой за весьма короткий (в геологичес-
геологическом масштабе) срок — за 200 млн лет. И тогда на
всём пространстве планеты плескался бы единый
безбрежный океан.
РЕКА И ДОЛИНА
Петляющая (меандрирующая) река
в широкой горной долине.
Бо'лыная часть форм рельефа суши создана или
самими текучими водами, или при их активном
участии. Наибольшее разнообразие облику суши
придают бесчисленные речные долины. Они пере-
пересекают материки во всех направлениях, то едва
заметные среди бескрайних равнин, то зияющие
среди гор глубочайшими ущельями. Река немыс-
немыслима без долины, как, впрочем, и долина немыс-
немыслима без реки. И реки, и долины, вероятно, су-
существуют с тех давних пор, как первые капли
дождя упали на отвердевшую сушу.
Миллиарды лет «вгрызаются» реки в земную
твердь. Много раз они исчезали и появлялись
вновь, меняли направление своего течения. Как
оценить размеры преобразований, которые про-
произвели реки и вообще все текучие воды на суше?
Давайте мысленно взойдём на горный гребень,
возвышающийся над одним из многочисленных
ущелий, и оглядимся вокруг. В этом путешествии
нам помогут подходящая фотография или рисунок
горной долины.
Вглядитесь в очертания долины. Оцените
плавные изгибы русла реки и геометрически
правильные контуры площадок — террас над ней.
Переведите взгляд на склоны, которые образуют
борта долины. Очень важно понять тот факт, что
всё пространство между склонами некогда запол-
заполнял единый с ними массив горных пород. Куда же
они исчезли? Их — песчинка за песчинкой, камень
за камнем — вынесла та река, что вьётся змейкой
внизу. Только теперь, спустя сотни тысяч лет, в
течение которых неустанно трудился этот водный
поток, мы можем как бы заглянуть в недра Земли
на глубину до 6 км — такие глубокие ущелья
встречаются в высокогорьях.
Грандиозно? Бесспорно. Это впечатляет всякий
раз — и неискушённого наблюдателя, и опытного
исследователя, — когда приходится задумываться
о том, как появились эти долины. Часто бывает,
что чем больше долина, тем крупнее речка,
которая струится по её дну. Только рассматривать
этот факт надо иначе: большая река и долину для
себя образовала пошире и поглубже.
Как бы ни были высоки горные вершины,
следует мысленно нарастить даже высочайшие из
них, чтобы представить себе первоначальный
объём пород, из которого началось формирование
современного облика горной страны. Однако
справедливости ради надо сказать, что горы эти,
возможно, никогда и не достигали такой высоты.
106
Внешние силы Земли
Они росли постепенно. Так же постепенно и
одновременно с поднятием они разрушались, а их
обломки уносились прочь рекой.
И этого мало. Подлинные размеры того, что
совершил малосильный на вид поток, станут
очевидны только тогда, когда мы поймём: в
пространстве, открывающемся нашим глазам, вода
пронесла и весь материал, смытый с верховьев
реки и из долин её притоков. А это значит, что
очерченный мысленно объём горных пород надо
увеличить в десятки, сотни, а для крупнейших
рек — ив тысячи раз.
Какой же слой горных пород успела потерять
земная кора с тех пор, как «имела неосто-
неосторожность» приподняться над океаном? Конечно,
всё зависит от того, как долго и с какой скоростью
переносились различные горные породы, слага-
слагающие земную кору, и как быстро поднималась
суша, — а эти величины для разных территорий
очень сильно различаются. Если же задаться
целью определить максимальную толщину слоя
разрушенных горных пород, то нужно упомянуть
следующее: есть на планете места, где можно
поднять и взять ъ руки обломок горной породы,
которая миллионы и миллиарды лет назад нахо-
находилась на глубинах в несколько десятков кило-
километров. Она не вынесена наверх с магмой, она
«откопана», освобождена от залегавших выше
толщ совместным действием внешних сил Земли,
но в основном текучей водой. По некоторым
подсчётам толщина слоя разрушенных и смытых
водой горных пород местами достигает 40 км.
КАК РЕКА УГЛУБЛЯЕТ
И РАСШИРЯЕТ СВОЁ
РУСЛО
Текучая вода не может не работать. Образовав
единый поток, она начинает перемещать вниз по
течению всё, что попадается на её пути, — если
сможет. Сила потока в верховьях поначалу неве-
невелика, и он часто бессилен сдвинуть крупный обло-
обломок самостоятельно; но после того как поток со-
сольётся с другими ручьями, он уже способен пе-
переносить не только песчинки, но и мелкие камни.
Энергия текучей воды зависит от величины уклона
русла. Горные реки в этом отношении намного
энергичнее равнинных. Кто стоял на берегу горной
реки, наверное, помнит неумолчный грохот пере-
перекатывающихся камней.
Попавшие в русло реки обломки уносятся водой
вниз по течению далеко от места своего «рож-
«рождения». Берега становятся выше, дно углубляется.
На дне реки обнажаются прочные горные породы.
Они часто бывают пронизаны трещинами и в конце
концов поддаются тем усилиям, которые прикла-
прикладывает к ним агрессивная текучая вода, и разру-
разрушаются. А ещё реке помогают камни и песчинки,
которые используются ею как абразив (от лат.
abrasio — «соскабливание») для истирания горных
пород. Разрушение и углубление дна водным
Большой Каньон. Макет из Немецкого музея.
Обрывистый берег
Обрывистый
берег
Направление максимально быстрого течения
(стрежень) в реке:
А — в плане; Б — циркуляция воды
в русле в поперечном сечении.
107
Энциклопедия для детей
Стадии размыва обрывистого берега и
накопление песка на более пологом
берегу.
К. Хокусай. «Водопад».
Водопад на реке и его отступание.
Подмытые блоки горных пород обрушиваются,
и бровка водопада отступает вверх по течению реки.
Меандрирующее русло реки выступает и как природный
разрушитель, и как созидатель. Размывая один берег и
наращивая другой, река распределяет обломочный материал
по крупности зёрен.
БОКОВАЯ ЭРОЗИЯ РЕКИ
потоком называется эрозией (от лат. erodere —
«разъедать»).
Очень интересно трудится, углубляя дно, водо-
водопад. Если уступ отвесный, а поток, который
обрушивается с него, мощный, то вода в реке под
водопадом начинает быстро вращаться. Она вовле-
вовлекает во вращение камни и с их помощью
высверливает на дне реки глубокую яму. Более
того, используя эти камни, она подкапывает
основание уступа, и таким образом его верхняя
часть нависает над ямой и через некоторое время
обрушивается в неё.
Не только дно, но и берега подвергаются атаке
воды. С ними происходит всё то же самое; отличие
лишь в том, что реке приходится справляться с
большим объёмом материала: надо не только
удалить часть горных пород, которые слагают сам
берег, но и то, что осыпается и обрушивается с
крутого берега. Опасное это место — такой берег:
здесь довольно глубоко, река ведёт разруши-
разрушительную работу, как правило, здесь самое сильное
течение. С нависающего обрыва то и дело рушатся
камни, осыпается почва вместе со всем тем, что на
ней находится. Часто можно видеть такую карти-
картину: дерево наклонилось в сторону реки, из обрыва
уже торчат корни — ясно, что дни его сочтены.
Размыв берега называется боковой эрозией.
Река подмывает, как правило, один из берегов,
оставляя противоположный нетронутым, и часто
□ Песчаный прирусловый вал,
образующийся в результате
выноса песка с размываемого
противоположного берега
Глинистые осадки
заливаемой поймы
Бывшее русло,
заполненное
леском и гравием
108
Внешние силы Земли
отступает от последнего. Поэтому русло постепенно
смещается в сторону подмываемого берега. Пре-
Прекрасные песчаные речные пляжи, которые при-
привлекают летом множество любителей искупаться и
позагорать, располагаются как раз напротив
подмываемого берега. Поскольку подмываемые
берега вниз по течению чередуются — то правый,
то левый, — со временем русло становится всё
более и более извилистым. Река образует петли,
которые называются меандры (от греч. «Ме-
андрос» — древнее название очень извилистой
реки на полуострове Малая Азия, ныне Большой
Мендерес). С помощью такой «хитрости» поток
формирует долину, ширина которой намного
больше его собственной ширины. Временами
соседние излучины реки (меандры) изгибаются
настолько, что соприкасаются друг с другом.
Перемычка между ними прорывается, и река
таким образом спрямляет своё русло. Оставшаяся
«не у дел» часть излучины вскоре «отмирает»:
заносится песком и илом, частично зарастает. От
неё остаётся лишь серповидно изогнутое продолго-
продолговатое озерцо — старица. Это свидетель былых
блужданий реки по долине.
РЕЧНЫЕ ТЕРРАСЫ
Кроме размыва дна и берегов у реки всегда есть
ещё одна забота: надо постоянно переносить вниз
всё, что попадает в неё из верховьев, и то, что
Обрывистый
берег
Образование меандров и стариц при развитии реки.
На пологом берегу накапливаются пески,
а обрывистый берег подмывается.
Карл Бодмер. «Вид Ниагары». XIX в.
109
Энциклопедия для детей
приносят притоки. Хватит ли у неё сил
справиться с поступающей сверху мас-
массой песка и камней? Это зависит от
многих причин. Если реке становится не под силу
переносить всё это, то ей приходится часть рыхлого
материала «складировать» на дне долины, остав-
оставляя его до того времени, когда она снова будет в
состоянии врезаться в дно и унести часть на-
накопленного. Очень часто река, сместив в сторону
русло, начинает углублять долину в новом месте,
«забывая» часть накопленного материала на бере-
берегу. Гуляя вдоль реки по удивительно ровной пло-
площадке долины, мы должны знать, что раньше
здесь было дно той реки, которая течёт внизу
неподалёку. Речная терраса (от лат. terra —
«земля») может зарасти густой травой или ле-
лесом — но, копнув поглубже, можно обнаружить
чистый речной песок и округлые камешки (галь-
Ущелье Кши-Аксу. Миллионы лет трудился над его
созданием небольшой горный поток, который струится по
дну, пропиливая поднимающийся участок земной коры и
унося далеко, за его пределы обломки — продукты
разрушения горных пород (Западный Тянь-Шань).
ку), которые некогда перекатывались по речному
дну. Это может быть только в случае аккумулятив-
аккумулятивных террас. Но бывают и эрозионные террасы, с
которых смыт весь рыхлый материал. Таких тер-
террас может быть несколько — целая лестница. По
ним хорошо видно, как река постепенно углубляла
долину, потому земная кора в этом месте подни-
поднималась.
КАК ДАЛЕКО РЕКИ
ПЕРЕНОСЯТ ЧАСТИЦЫ
ГОРНЫХ ПОРОД?
Если горная река короткая и бурная, то скорее
всего её «пленники» будут доставлены в то море,
в которое она впадает. Если же река длинная, с
плавным течением, — таковы, например, великие
реки, текущие по равнинам, — то судьба частиц,
подхваченных потоком в их верховьях, будет иная.
При этом весь путь — от истока до устья — без
задержки и в полном объёме пройдут лишь вещест-
вещества, полностью растворённые в воде.
Частички горных пород, поднятые со дна реки,
а также поступившие в поток с берега (т.е. весь
нерастворимый материал, который перемещается
рекой вниз по течению), называются аллювием (от
лат. alluvio — «нанос», «намыв»). Обломки могут
иметь разные размеры и форму. Дальнейшая их
судьба во многом зависит от того, в какую реку они
попали, что' встретится на их пути, но главное —
от их собственных свойств. Нерастворимые части-
частицы поток рассортирует по размерам и удельному
весу. Самые мелкие — илистые частицы менее
0,1 мм и глинистые размером от 0,005 до
0,01 мм — будут путешествовать в потоке во
взвешенном состоянии. Они долго не оседают даже
в спокойной воде. Это та самая муть, которая так
портит внешний вид реки. Она может путешество-
путешествовать в потоке многие тысячи километров, вплоть
до озера или моря, куда впадает река. Часто
мутными бывают реки равнин, подмывающие
глинистые берега и собирающие дождевые потоки
с распаханных полей. Не случайно одна из
великих китайских рек называется Хуанхэ, что в
переводе на русский язык означает «жёлтая река»:
слишком много в её воде пылеватых частиц (т.е.
частиц размером от 0,01 до 0,1 мм), смытых с
полей на плато Ордо'с, что в среднем течении реки.
Горные реки тоже бывают переполнены мель-
мельчайшими пылеватыми и глинистыми частицами,
отчего воды их окрашиваются в различные
цвета — от молочно-белого до коричнево-красного.
Такова, например, река Сурхоб в горах Памиро-
Алая — её название в переводе с таджикского
означает «красная вода».
Перекатываясь в потоке, крупные обломки
раскалываются и перетираются, образуя массу
песка, т.е. частиц размером от 0,1 до 1 мм. Реки —
главные производители песка. Бывает, что они
«заимствуют» его из береговых обрывов, где более
древний песок может иметь иное (озёрное, морс-
110
Внешние силы Зелии
кое) происхождение или быть принесённым вет-
ветром. Но чаще берега сложены речным песком. Это
любимый строительный материал, используемый
реками. В медленно текущей воде песок оседает на
дно, где перекатывается и перемещается вниз по
течению. Задерживаемый препятствиями, песок
передвигается вниз намного медленнее, чем вод-
водный поток. Долго держать песок во взвешенном
состоянии может лишь быстрая горная река. Если
на пути не встретится ловушка — озеро или
водохранилище, — река в конце концов может
донести песок до устья, т.е. на расстояние
нескольких сотен, а то и тысячи километров.
Однако далеко не всем песчинкам удаётся доб-
добраться до финиша. Там, где течение реки замед-
замедляется, часть песка откладывается на дне.
Судьба обломков, которые крупнее песчинок,
более сложна. Прежде всего заметим, что, попав в
водный поток, они быстро лишаются острых углов,
становятся окатанными, превращаясь в гальку.
Это первый шаг к их измельчению и после-
последующему уничтожению. Если попались обломки
крепких горных пород — гранитов, гнейсов,
базальтов, — то быстро расправиться с ними не
удаётся и река начинает накапливать каменный
материал в своём русле. В первую очередь
останавливаются на дне валуны — округлые,
окатанные камни длиной более 10 см, затем
галька — обкатанные обломки помельче (от 1 до
10 см) и гравий — округлые частицы от 1 мм до
1 см в диаметре. Гальку и валуны в состоянии
передвигать только быстрый поток. И всё равно
они не могут надолго оторваться от дна и
совершают короткие прыжки вниз по течению.
Из-за такого своеобразного способа передвижения
речная галька становится плоской и слегка
удлинённой.
Валуны просто перекатываются по дну, и
сделать это под силу только бурному потоку.
Мощные горные реки, зажатые между скалами,
передвигают и огромные глыбы до 1 м в
поперечнике, но чаще валуны в горных реках
лежат неподвижно, омываемые водой. Они ждут
очередного паводка, который перекатит их вниз на
несколько десятков, в лучшем случае на несколько
сотен метров. Понятно, что скорость движения их
невелика. И путешествуют они в воде, как
правило, на небольшие расстояния, хотя известны
примеры, когда валуны проходили в общей
сложности и более 100 км (в реках Памира,
Кавказа, Алтая). Реки, выходя с гор на равнину,
практически полностью избавляются и от валунов,
и от гальки. Общая длина пути первых исчис-
исчисляется десятками километров, вторых — мак-
максимум несколькими сотнями километров.
КУДА РЕКИ НЕСУТ
СВОЙ ГРУЗ?
Мы уже говорили, что реки выносят в океан
20 млрд т вещества в год. Больше всего твёрдых
частиц поставляют реки самого круп-
крупного материка — Евразии: около 3/4
общего объёма материала, выносимого
реками всех континентов. Те вещества, которые
были полностью растворены в речной воде, оста-
остаются в виде растворов и в морской воде. Глинистые
частицы обычно отлагаются на морском дне вдали
от берега, песок — ближе; гравий и галька могут
подхватываться морскими течениями, могут раз-
разноситься прибоем вдоль берега.
Но некоторые реки приносят столько обломков,
что море уже не справляется с ними, и они
остаются в месте впадения реки в море — в устье.
Река таким образом начинает наступать на море,
шаг за шагом наращивая сушу. И вот она
выдвинулась далеко — на десятки километров —
за старую линию берега! Самый известный пример
того — устье великой африканской реки Нил. Уже
древние греки подметили, что он до впадения в
Средиземное море распадается на несколько рука-
Крупные глыбы и валуны, выстилающие дно небольшой
горной реки. Они лежат неподвижно, пока уровень воды в
реке невысок, и начинают перекатываться по дну во
время паводка.
111
Энциклопедия для детей
вов. И текут они среди низких берегов
по совершенно плоской равнине, кото-
которая затапливается во время разлива.
По форме намытый Нилом участок суши напо-
напоминает треугольник или заглавную греческую
букву «дельта». Это название закрепилось за
подобными устьями рек (такими, где равнины в
устье созданы самими реками), хотя нередко они
имеют другие очертания, нежели дельта Нила.
Дельта реки Лены, которую она образовала на
берегу моря Лаптевых, по форме близка к
полукругу. Дельта реки Тибр, что течёт по
Апеннинскому полуострову и впадает в Тирренское
море, похожа на птичий клюв. Дельта реки
Миссисипи вообще напоминает куриную лапку,
выдвинувшуюся в Мексиканский залив!
Гигантские «песочные часы» на горном склоне. Вверху
располагается водосборная воронка небольшого горного
водотока — сосуда, из которого «высыпается» каменный
материал. Обломки разрушенных горных пород поступают
в узкую «горловину» ущелья, через которую выносятся
вниз к подножию. Внизу они попадают
в нижнюю часть «часов» — на конус выноса,
где откладываются во время блуждания потока.
БЛУЖДАЮЩИЕ РЕКИ
До моря доходит лишь небольшая часть обломков
горных пород, которые подхватывает поток по
пути от истока до устья. Вспомним, что многие
реки вообще теряются в пустынях или впадают в
бессточные озёра внутри континентов. Однако не
это главное: большая часть горных потоков осво-
освобождается от влекомых водой обломков ещё по
пути, и тому есть несколько причин. Рядом с
горными хребтами или между ними часто рас-
располагаются понижения — ловушки для речных
наносов, там, где земная кора опускается. Текучая
вода старается уничтожить и впадины с тем же
усердием, с каким она размывает горы, засыпая
впадины сносимым с гор материалом. Если долина
пересекает такой опускающийся участок земной
коры, то река замедляет свой бег и начинает засы-
засыпать, заполнять обломками созданную ею ранее
долину. Затем русло реки расширяется, она блуж-
блуждает по дну долины или разветвляется на несколь-
несколько русел, всё более засыпая долину. Наконец до-
долина заполнена настолько, что река получает воз-
возможность перевалить через водораздел и вторг-
вторгнуться в соседнюю долину.
Великая китайская река Хуанхэ за последнюю
тысячу лет не раз меняла своё русло в нижнем
течении, попеременно впадая то в Жёлтое, то в
Восточно-Китайское море. Среднеазиатская река
Амударья, спустившись с гор, течёт по краю
пустыни Каракумы, что в переводе означает
«чёрные пески». Она принесла эти пески (и таким
образом создала пустыню), блуждая по равнине и
засыпая её от края до края. И сегодня змеится
среди пустыни сухое русло, по которому Амударья
в прошлом текла на запад, в Каспийское море, а
не на северо-запад, в Аральское море.
«ПЕСОЧНЫЕ ЧАСЫ»
ГЕОЛОГИИ
При выходе реки из горного массива её долина-
ущелье обычно резко обрывается. Далее река мо-
может следовать по плоской предгорной равнине,
которая сложена речными наносами. Это творение
реки весьма похоже на дельты, которые мы рас-
рассмотрели немного раньше. Разница в том, что здесь
нет моря или озера, и потому река продолжает
следовать дальше, если у неё на то хватает сил, т.е.
если её вода не просочится и не уйдёт полностью в
речные наносы или её не используют всю для
орошения. В засушливых областях Центральной и
Средней Азии и то и другое случается часто.
«Сухопутные дельты» образуются там, где река
откладывает обломочный материал, попавший в
неё при разрушении гор. Она «сгружает» обломки
у подножия гор во всех возможных направлениях,
благо здесь мало препятствий для её созидательной
деятельности. Что же получается? Местность
заметно повышается, т.к. мощность (толщина)
речных наносов часто составляет многие сотни
метров. Равнина вроде бы сохраняется, но приобре-
112
Внешние силы Земли
тает при этом заметный уклон. Рельеф местности,
если рассматривать её с самолёта, напоминает
раскрытый веер, лежащий у подножия гор. Такие
«веера» наносов называют конусами выноса гор-
горных потоков. Они характерны для большинства
горных стран. Один из наиболее известных — в
Ферганской долине, широкой впадине, зажатой
между хребтами Тянь-Шаня и Алая. Прямые и
извилистые линии на конусах выноса, рас-
расходящиеся лучами от горного ущелья, — сухие
русла, оставшиеся после блуждания реки по
предгорной равнине.
Посмотрите на бассейн реки в целом, т.е. на то
пространство, где собирает воды и где трудится
поток. Как правило, в нём можно чётко разграни-
разграничить область, откуда река берёт переносимый ею
материал, и область, где она его откладывает. Это
лучше всего видно на примере горных рек. Сверху,
в горах, располагается система, сходящихся до-
долин — ущелий, по которым рыхлый материал
«ссыпается» к узкой горловине. Ниже ущелья, у
подножия гор, располагается «приёмный резерву-
резервуар» в виде конуса выноса, который постепенно
заполняется рыхлым материалом, поступающим
сверху. Всё вместе напоминает гигантские песоч-
песочные часы, которые ведут отсчёт времени жизни
гор. Геологические «песочные часы» идут исправ-
исправно, пока растут горы и трудится, размывая их,
водный поток.
ЧТО ПОМОГАЕТ РЕКАМ
В ИХ РАЗРУШИТЕЛЬНОЙ
РАБОТЕ?
По правде говоря, реки не достигли бы столь
впечатляющих успехов в разрушении гор и возвы-
возвышенностей суши, если бы у них не было много-
многочисленных помощников. Водные потоки, сосредо-
сосредоточенные в русле, трудятся на ограниченной тер-
территории. Действуя в одиночку, реки пропиливали
бы узкие глубокие щели с вертикальными стенка-
стенками, оставляя нетронутыми обширные пространства
между стенками. Нужно ещё раздробить возвыша-
возвышающиеся над потоком массы горных пород и до-
доставить их к руслу в виде обломков, чтобы вода
могла переносить их дальше. Разрушение горных
пород на обширных пространствах междуречий
происходит в процессе выветривания, о котором
уже рассказывалось в статье «Выветривание. Раз-
Разрушение горных пород на поверхности земли».
Обломки перемещаются к руслу реки обвалами,
осыпями, оползнями, снежными лавинами, о ко-
которых будет рассказано, в статьях «Обвалы и
оползни» и «Что может сделать снежная лавина».
Есть среди «поставщиков» обломков со склонов
и текучая вода, только не похожая на реки своим
непостоянством и кратковременностью действия.
После ливней или таяния снега земля ненадолго
покрывается тонкой плёнкой воды. Эти потоки не
имеют своих долин, и потому они свободно
стекают, меняя направление. Бывает также, что
поток распадается на тонкие ручейки,
которые продвигаются вниз между
камнями и травой к руслу реки. Вода,
скатываясь вниз, увлекает с собой мелкие частицы
и переносит их по склону. Это явление так и
называется — плоскостной смыв. Материал,
накапливающийся в результате этого у подножия
склона, получил название делювий (от лат.
deluo — «смываю»). Действие дождевых капель,
может быть, не имело бы особого эффекта, если бы
человек не стал оказывать им услугу, неожидан-
неожиданную для него самого. Он вырубает леса, распахи-
распахивает поля, пасёт скот, который своими копытами
разбивает дёрн. И таким образом человек своей
хозяйственной, а точнее бесхозяйственной, дея-
деятельностью оголяет почву. Беззащитный плодо-
плодородный слой становится лёгкой добычей воды,
смывается в реку, окрашивая её в грязно-шоколад-
грязно-шоколадный цвет, бесполезным грузом ложится на дно.
Смытая часть почвы
Переотложенные
частицы смытой
почвы (делювий)
Плоскостное смывание рыхлого материала со склона
и образование делювия у подножия холма.
Стадии отступания
оврага
Дно оврага
Регрессивная (пятящаяся) эрозия при росте оврага.
НЕЗАЖИВАЮЩИЕ
ЯЗВЫ ЗЕМЛИ
Беда не приходит одна. Ливневые потоки, о кото-
которых было сказано выше, стекают по полю тонким
слоем лишь потому, что оно не имеет углублений.
Обширные пространства суши пока ещё обладают
этим замечательным свойством — выровненным
рельефом, — которое они приобрели в иных усло-
условиях, в далёком прошлом. Ещё недавно, 100—150
лет назад, таких удобных, плодородных земель
было намного больше. Человек получил это богат-
богатство даром и часто пользуется им, не задумываясь,
что может потерять его безвозвратно. И это про-
происходит ежедневно, ежечасно, ежеминутно...
Ливневые воды, обнаружив на вспаханном поле
углубление, тотчас собираются в поток. Для пашни
нет страшнее врага, чем этот ручеёк, порой
113
Энциклопедия для детей
бегущий всего лишь час. С раз-
разрушительным действием, которое ока-
оказывает на беззащитную землю вода, не
сравнятся ни опустошения, устраиваемые лисой в
курятнике, ни вред, наносимый колорадским
жуком огороду. Разрушения земельных угодий
зачастую непоправимы. После дождя на поле в том
месте, где протекал ручеёк, обнаруживается длин-
длинная глубокая канавка, сбегающая в сторону реки.
Неудобно. Ни проехать теперь, ни пройти, если
только удастся перепрыгнуть. Главная беда, одна-
однако, в том, что на теле Земли появилась ещё одна
«царапина», и в неё попала «инфекция» под
названием линейная эрозия. Теперь дождевые и
талые воды будут сбегать только по этой канавке,
расширяя и углубляя промоину, превращая её в
настоящий овраг. И вот что интересно: ручеёк
бежит по дну оврага всего несколько часов (после
ливня) или дней (весной, когда тает снег), но бед
приносит много. Обрушиваются склоны оврага,
вырастают его новые ответвления — отвершки.
Сокращается площадь пахотных земель, при-
приходится переносить дороги, под угрозой оказы-
оказываются постройки. Достаточно всего нескольких
лет, чтобы «царапина» превратилась в «язву»,
которая далее растёт с катастрофической ско-
скоростью, поглощая гектар за гектаром плодородные
земли. (Подробнее см. раздел «Человек вме-
вмешивается в дела природы».)
Наиболее впечатляют масштабы разрушитель-
разрушительной работы временных потоков в горных странах
(например, в горах Средней Азии). Известно, что
здесь некоторые овраги возникли ещё во времена
походов Александра Македонского, другие образо-
образовались позже. Давайте рассмотрим, как они
Плодородные земли на пологих склонах
у подножия хребта Петра Первого (Таджикистан)
под угрозой исчезновения. Линейная эрозия в виде
многочисленных оврагов быстро разрушает первичный
выровненный рельеф и уничтожает почвенный слой.
Глубина оврага, изображённого на фотографии,
превышает 200 м, ширина — 300 м.
возникают, растут и продолжают свою разру-
разрушительную работу.
Нелегка жизнь земледельца в Средней Азии.
Там, где нет гор, раскинулись огромные знойные
пустыни. В горах путешественник попадает в мир
сумрачных крутосклонных ущелий и заснежен-
заснеженных вершин. Лишь кое-где, на полпути от пустынь
к вечным снегам, на склонах гор над глубокими
ущельями располагаются удивительно ровные,
взбегающие вверх ступенями площадки. Здесь не
так сухо, как внизу, на равнине, выпадает
достаточно благодатных дождей, но и не так
холодно, как в высокогорьях, закованных в лёд.
Плодородные земли природных «висячих садов»
издревле служили житницей для народов Таджи-
Таджикистана, Узбекистана, Афганистана. Однако не
уберёг их человек.
Как всё началось? Видимо, разучился человек
жить в согласии с Природой. Прогнал скот по
тропе, проехал на тяжёлой машине несколько раз
по одному пути — а на следующий год на этом
месте образовалась глубокая рытвина. Ладно,
объедем, обойдём, протопчем рядом новую дорогу.
Размоет эту — проложим ещё одну. Тем временем
промоины растут, ширятся.
Теперь пора рассказать, где же таится главная
опасность. Глядя на небольшой растущий овраг на
горном склоне, человек может до поры до времени
тешить себя надеждой, что обуздает стихию.
Трудно, конечно, и очень дорого, но ещё есть
возможность защитить окрестные поля специаль-
специальными сооружениями. И вот с надеждами при-
приходится прощаться... В один «прекрасный» день
крутые склоны оврага обрушиваются и сползают
вниз. Вот и хорошо, казалось бы, завал станет
преградой на пути водного потока, примет на себя
его разрушительную мощь. Так нет, это только
подстёгивает его — да ещё как! Смешавшись с
камнями и глиной, вода с удесятерённой силой
устремляется вниз, в долину, сметая всё на своём
пути. Так люди нечаянно выпустили джинна из
бутылки, только он не похож на доброго и наивного
старика Хоттабыча из известной сказки. Он не
собирается выполнять ничьих желаний. Джинн-
овраг — един в двух лицах. И оба лика его ужасны.
Лик, обращенный вверх, в горы, — лик
разрушителя, поглотителя, «землееда». В горах
Памиро-Алая известны сотни гигантских оврагов
длиной в несколько километров, шириной и
глубиной в сотни метров. Они работают наподобие
хороших карьеров, в которых открытым способом
добывают полезные ископаемые. За год каждый из
них и уносит со склона гор прочь сотни тысяч тонн
породы. В результате этого овраг растёт вверх по
склону. Чьё желание исполняет обезумевший
джинн — неизвестно, только радости от его
«подвигов» никому нет.
Лик, обращенный вниз, в долину, — лик
безумного «созидателя». Поток, вырвавшийся из
оврага, насыпает широкий веер обломков, под
которыми оказываются погребёнными поля, сады,
дороги и строения. Овраг напоминает огромную
114
Внешние силы Земли
пушку, которая расстреливает долину реки. После
очередной серии залпов остаются безжизненные
пространства, покрытые каменными развалами.
После того как крутые склоны оврага начинают
обваливаться внутрь, к руслу текущего по нему
потока, овраг начинает быстро увеличиваться в
размерах. Он меняет очертания, вместо привычной
щели на горном склоне появляется широкое
углубление — и это всего за несколько десятков
лет, в течение жизни одного поколения. Трагедия
заключается ещё и в том, что теперь рост оврага
невозможно остановить: он поглощает с тем же
успехом и нетронутые человеком земли. И они
исчезают целыми гектарами, обрушиваясь вниз.
Обычно овраги резко выделяются на фоне
окружающего ландшафта. Особенно сильное впе-
впечатление они производят там, где природа не
поскупилась на краски. Например, породы, слага-
слагающие многие хребты в Таджикистане и воз-
возвышенности, окаймляющие Ферганскую долину,
окрашены в цвета от нежно-розового до кирпично-
красного. Это нелегко было бы обнаружить, если
бы они были сплошь покрыты пышной расти-
растительностью. Однако в наше время склоны на-
нарушены многочисленными «порезами»— оврага-
оврагами. Они выглядят среди изумрудно-зелёных полей
на склонах как кровоточащие раны.
КАМЕННЫЙ ДРАКОН
ЖДЁТ СВОЕГО ЧАСА
Много удивительных тайн хранят в себе горы.
Невозможно не изумляться бесконечному разно-
разнообразию их очертаний, устрашающему величию
дремлющих в них сил. Иногда встречается на пути
нечто, не поддающееся простому объяснению. Вот
стоит среди долины горной реки обломок скалы
величиной с хороший дом. Присмотримся повни-
повнимательнее. Он не похож на ближайшие скалы ни
цветом, ни рисунком слагающих его пород. Оче-
Очевидно, что он доставлен сюда издалека. Какие силы
Гигантский овраг на северном склоне
хребта Петра Первого
(Памиро-Алай). Очевидно, он возник
на горной тропе, которая поднималась
на перевал (слева на снимке). В 1969 г.
из него вырвался катастрофический сель,
который покрыл камнями и грязью поля
у подножия и разрушил мост на
Памирском тракте. Справа и слева от
оврага видны борозды — промоины,
следующие по другим тропам.
Каменная глыба,
оставленная селевым потоком
на берегу реки Сарбог
(Памиро-Алай, Средняя Азия).
115
Энциклопедия для детей
Долина горной реки
с валунными отложениями
селевых потоков.
принесли его? Вокруг разбросаны глыбы помень-
поменьше. Они должны подсказать нам разгадку.
Каменный «след» тянется, однако, не вдоль
главной реки, а уходит в боковое ущелье, в долину
притока. Оттуда сочится тоненький ручеёк, но мы
на верном пути. Всё дно теснины — узкой глубокой
речной долины с крутыми склонами — завалено
глыбами. И так всё дальше, дальше вверх по
течению, всё ближе к нависающим громадам
заоблачных вершин. И вот ручей иссяк. Мы в
самых верховьях. Сухое русло завалено огром-
огромными обломками скал, а вокруг разбросаны
вырванные с корнем и поломанные кусты. Кто
здесь хозяйничал? Может быть, после хорошего
дождя соберётся много воды, которая могла бы
вынести отсюда каменные глыбы? Ничего подоб-
подобного. Между камнями недолго бегут небольшие
струи, не способные сдвинуть их даже на мил-
миллиметр. Действительно, мирные ручейки и речки
здесь ни при чём. В глубоких ущельях изредка
возникает явление, сила которого во много раз
превосходит силу водных потоков. Своей сви-
свирепостью и коварством оно напоминает сказочного
дракона, покрытого каменным панцирем. Боль-
Большую часть времени это чудовище дремлет и копит
силы, ожидая своего часа. Ужасно его пробужде-
пробуждение. С диким грохотом проносится вниз по ущелью
грязекаменный поток — сель, который и несёт
огромные глыбы.
Почему же вдруг небольшая речка или сухое
русло превращаются в клокочущую массу жидкой
грязи и камней? Причины бывают разные. Высоко
в горах обвалы часто перегораживают речную
долину, и тогда выше по течению начинает
накапливаться вода и образуется озерцо. Плотина
может оказаться непрочной и в конце концов
рухнуть под напором воды. Тогда водяной вал
обрушивается вниз на долину, сдирая всё с её
склонов и насыщаясь по дороге грязью и камнями.
Плотину на несколько часов может создать
снежная лавина, сошедшая с горного гребня.
Известно также много случаев, когда виновником
трагедии был ледник, который выползал из
долины притока и перегораживал реку. И опять
тот же результат. Как тут не вспомнить леген-
легендарного Геракла и его подвиг в Авгиевых
конюшнях: он направил в них воду двух рек,
изменив их русла, и смыл весь навоз. Это
равносильно прорыву подобной ненадёжной пло-
плотины. Случается, что небольшие озёра под гор-
горными кручами, мирно плескавшиеся сотни и
тысячи лет, неожиданно прорывают перемычку,
удерживавшую их воды, и выплёскиваются вниз.
Однако не всегда «каменный дракон» черпает
силу из озёр. Вспомним ещё раз об оврагах. Вот
откуда селевой поток может обрушиваться по
нескольку раз в год. На дне активно растущего
оврага всегда готова смесь из камней, песка и
глины, ожидающая очередного ливня. Подхва-
Подхваченные ливневым потоком, грязь и камни извер-
извергаются из оврага и могут продвинуться по долине
ещё на некоторое расстояние, а затем поток
иссякает, и каменный материал остаётся в долине.
Однако и мирные, ничем не примечательные
долины, без подозрительных озёр и оврагов, могут
грозить селем. Часто бывает достаточно, чтобы
склоны гор были одеты «плащом» из обломков
разрушенных горных пород. Неустойчиво их
положение на склонах, особенно если на нём
похозяйничал человек: вырубил лес, сжёг сухую
траву — уничтожил растительность, которая
своими корнями скрепляла почву. Во время
таяния снегов или затяжных дождей, пропи-
пропитавшись влагой, обломки, покрывающие склон,
приходят в движение, сползают в русло реки или
ручья, где смешиваются с водой и образуют
грязекамецный поток.
Почему во время именно этого ливня и именно
из этой ничем не отличающейся от других долины,
до сих пор сухой, вырвался каменный дракон —
часто бывает трудно определить. Вообще опасности
116
Внешние силы Земли
в горах следует ожидать повсюду. Надо вовремя
распознать её, определить наиболее вероятное
место действия селевых потоков. Выходя из
ущелья, селевые потоки «сгружают» материал в
долину главной реки. Часто река отступает к
другому «борту» долины, теснимая своим, с виду
таким незначительным притоком. В этом случае в
долине разрастается селевой конус выноса. Часто
они, эти конусы выноса, могут выглядеть так
обманчиво. Вдоль горной реки часто можно
увидеть ровные зелёные лужайки. Однако почему-
то на них не строят домов. Селения обычно жмутся
к крутым склонам или располагаются на горных
кручах. Обходит эти лужайки и дорога. Ибо
обманчива безмятежность заросших травой селе-
селевых конусов выноса. Расположенное выше ущелье
грозит очередным выплеском селевого потока,
который покроет грязью и камнями эти зелёные
лужайки.
Отложения селевого потока в одной из долин Западного
Памира (Северный склон Шахдаринского хребта).
НА КРАЮ ЗЕМЛИ.
ОБРАЗОВАНИЕ БЕРЕГОВ
К берегу подкатила волна. Стена воды с шумом
обрушилась на песок, прокатилась, расплас-
распластываясь, по нему и, иссякнув, отхлынула
назад, оставив неровный пенный след. Не успело
море вобрать отступившую воду, как к берегу
подошёл новый вал. И всё повторилось, а потом
ещё и ещё раз...
Кто не любовался чарующим зрелищем морско-
морского прибоя, то тихо шуршащего под ногами, то с
бешеным рёвом атакующего сушу? При этом
ритмично двигается не только вода, но и то, что
находится в ней и на дне: песчинки, камни,
ракушки. Они всё время передвигаются вперёд-
назад по полосе прибоя, вылизываемой волной.
Однако если посмотреть ещё внимательнее, то
можно заметить, что подхваченные водой частички
не возвращаются точно в то же самое место, откуда
их извлекла волна, а останавливаются на миг чуть
в стороне. И так постепенно, шаг за шагом,
влекомые водой, продвигаются вдоль берега. Если
через день-два вернуться обратно, можно об-
обнаружить, что берег изменился: в одном месте
отступил, а в другом «наоборот», пляж выдви-
выдвинулся немного в море. Это поработали неутомимые
труженики-волны, песчинку за песчинкой пере-
перетащившие огромные массы вдоль берега.
Почему волнуется море? Что заставляет ко-
колебаться водную гладь? Обычно волну гонит ветер
— и мелкую рябь, и штормовые валы. Даже если
ветер на время утих, накатывающиеся из-за
горизонта валы морской зыби окажутся предвест-
предвестниками ещё далёкого ненастья. Причиной может
быть также сотрясение земной коры, и тогда
возникают огромные волны — цунами. Океан
Глубина достигает
половины длины
волны
Волна становится круче
Волна забурунивается
Волна обрушивается
Волна, теряя скорость,
накатывается на пляж
Как волна накатывается на пляж.
117
Энциклопедия для детей
может всколыхнуть и извержение под-
подводного вулкана. Надо заметить, что
это довольно редкие и далеко не
повсеместные явления, а океаны и моря волнуются
постоянно и повсюду.
НЕУТОМИМАЯ
РАБОТА ВОЛН
Волны действительно великие труженики. Поле их
деятельности — узкая «нейтральная» полоса меж-
между сушей и морем, протянувшаяся на несколько
сотен тысяч километров по планете. Волны — одни
из главных разрушителей и созидателей, те при-
природные скульпторы, которые непрерывно поднов-
подновляют лик Земли.
Что же конкретно делает прибой? Прежде всего
он разрушает нависающие скалы и заготавливает
материал для строительства берега. Прибой редко
довольствуется только готовым материалом, на-
например песком, приносимым рекой с суши, или
раковинами умерших обитателей моря, которые
волны собирают на прибрежном мелководье. Чаще
ему приходится дробить и перемалывать огромные
— весом до нескольких тонн — глыбы, которые
волны откалывают от нависающих над берегом
обрывов. Мощные удары волн обрушиваются на
берег с интервалом в несколько секунд. Перед
ними не может устоять ничто. Прибойная волна
захватывает с собой воздух и сжимает его.
Расширяется он почти мгновенно и способен в этот
момент разорвать, расколоть, сдвинуть очень
прочные преграды, встающие на пути волн.
Прибрежная полоса представляет собой как бы
гигантскую мельницу, которая перемалывает всё
то, что в неё попадает. Интересно, что во время
шторма волны относят камни на дно, оставляя
песок на берегу. После шторма, когда волнение
уляжется, галька и валуны возвращаются обратно
на берег.
Волны разделили обломки по величине. На берегу
скопились песок и гравий, на дне — галька и мелкие
валуны. Южный берег озера Иссык-Куль (Тянь-Шань).
Гранитные шары — хорошо окатанные прибоем
валуны 1- на берегу Японского моря.
118
Внешние силы Земли
Всё перемолотое и собранное на берегу акку-
аккуратно сортируется волнами. Если пройтись по
пляжу, можно увидеть, что в одном месте
скопились камешки покрупнее и потяжелее, в
другом — помельче и полегче, в третьем — берег
выстлан чистым мелким песком. Раскладывая по
размерам и передвигая обломки по пляжу, волны
не забудут округлить, обкатать всё то, что
оказалось в их власти. Острых углов лишаются
также и осколки стекла, и обломки кирпичей,
пенопласта, дерева — весь тот мусор, которым
человек в изобилии «наградил» море. Хорошо
обкатываются обломки прочных кристаллических
горных пород. На берегах, к которым подступают
гранитные скалы, например на Дальнем Востоке,
можно попасть на замечательные пляжи. Они
выложены одинаковыми по размеру, почти пра-
правильной формы каменными шарами, светло-
светлосерыми в крапинку, напоминающими скопления
яиц вымерших чудовищ — динозавров.
Волны действуют в неширокой полосе прибоя,
где впереди находится выступающая в сторону
суши так называемая зона з^плеска (куда дости-
достигают самые сильные волны) а сзади — мелкая
прибрежная часть моря. Однако положение полосы
прибоя может регулярно меняться из-за изменения
уровня моря — на многих берегах приливы
достигают высоты 10 м и более. И тогда волны
обрабатывают широкую — до нескольких километ-
километров — полосу земной тверди.
Из измельчённых и отсортированных обломков
волны строят пляжи. Вообще-то и обработка
строительного материала, и само строительство
обычно идут одновременно, но наилучший резуль-
результат — столь знакомый отдыхающим пляж —
получается, если прибой уже основательно потру-
потрудился.
То, что построили волны, на первый взгляд
довольно незамысловато, однако всё здесь не
случайно. И наклон полосы прибоя, и её ширина,
и положение строго выверены в соответствии с
силой волн и размером влекомых ими частиц. Если
человек попробует нарушить геометрию пляжа —
выроет в нём ямку или насыплет холм песка,
волны сразу займутся его исправлением и в конце
концов полностью сотрут следы человеческой
деятельности. -е~
МОРЕ — РАЗРУШИТЕЛЬ
И СОЗИДАТЕЛЬ
Если бы море было разумным живым существом,
то можно было бы подумать, что оно поставило
перед собой цель переделать Землю «по своему
вкусу». Наверное, его заветная мечта — стереть с
лица Земли всю сушу, используя в качестве глав-
главной ударной силы волны. Может быть, так бы и
случилось, если бы на планете не действовали иные
силы. История знает много примеров того, как
исчезали острова, размытые волнами. На дне Тихо-
Тихого океана возвышается множество обезглавленных
гор с плоскими вершинами — гайотов.
Это потухшие вулканы, вершины кото-
которых срезаны прибоем. Море особенно
«неравнодушно» к очертаниям берегов. Его иде-
идеал — прямая, как стрела, береговая линия. По-
Поэтому усилия волн направлены, как правило, на
уничтожение её неровностей — заливов, мысов,
бухт, полуостровов. «Как же так, — можно возра-
возразить, — ведь их довольно много в большинстве
уголков земного шара!» Действительно, много; но
это всего лишь вопрос времени. В прошлом их было
больше, в будущем станет меньше. Дело в том, что
примерно 18 тыс. лет назад произошло событие,
резко изменившее отношения моря и суши. На-
Начали таять гигантские ледники, покрывавшие ог-
огромные пространства материков Северного полу-
ШТОРМ В ПИЦУНДЕ
Б 60-е гг. в Пицунде, прекрасном уголке Черноморского
побережья Абхазии, прямо за бровкой широкого галеч-
никового пляжа, в местах, недоступных для волн самых
сильных штормов, выстроили многоэтажные здания пансио-
пансионатов. Западнее Пицунды в море впадает небольшая река
Бзыбь, из устья которой много лет вынимали галечник для
строительных нужд. Перед пансионатами построили стену
из бетонных кубов, засыпали их землёй и засеяли тра-
травой — получились волноотбойные стенки.
С 4 по 9 января 1969 г. на Чёрном море бушевал небы-
небывалый по силе шторм. Волны, достигающие 10 м в высоту,
с такой силой ударялись о стенку, что дрожала земля, а
брызги поднимались на 20—30 м. Наконец ночью 7 января
ещё более усилившийся ураганный ветер достиг небы-
небывалой силы. В могучем рёве сливались свист ветра,
летящие водяные брызги, грохот галек, удары волн,
которые уже разбивали стёкла нижних этажей пансионатов,
заливали комнаты.
Когда шторм утих, изумлению людей не было
предела — широкий пицундский пляж исчез. От него
осталась узенькая полоска, а новый шторм, разразив-
разразившийся 17 февраля, хотя и был слабее предыдущего, не
встречая пляжа, на котором волны могли бы гасить свою
силу, разрушил всё, что не удалось первому шторму.
Была размыта волноотбойная стенка, разворочена набе-
набережная, оказались покорёженными рощи, в зданиях
выбиты стёкла до четвёртого этажа. Так только что
открывшийся курорт, превратился в развалины.
Что же произошло? Почему исчез пляж? Почему
волноотбойная стенка сыграла роль, противоположную ^_
той, которая была ей предназначена? Всё дело в том, что шш
дно Чёрного моря за пляжем у Пицунды очень крутое, еготВ
наклон достигает 30°! Подводный откос высотой в 50—75 м
полукругом опоясывает древний конус выноса — дельту
реки Бзыбь. Волны, подходя к берегу и не встречая
мелководья, где бы они могли уменьшить свою высоту и
энергию, как, например, на мелководье Рижского залива,
всей своей огромной массой, стеной воды обрушиваются
на пляж, производя гигантскую работу. Встретив на своём
пути волноотбойную стенку, волна разбивалась о неё, а
вся энергия волны шла на то, чтобы «утащить» с собой на
глубину галечник пляже. Поэтому пляж исчез за несколько
дней. Если бы стенки не было, то волны, накатываясь на
пляж, гасили бы свою энергию постепенно и, быстро
впитываясь в галечник, вода не уносила бы его в море.
Кроме того, естественное пополнение пляжа галькой было
нарушено её добычей в устье реки Бзыбь. Так неразумная
деятельность человека привела к небывалой по силе
эрозии и разрушению и пляжа, и курорта.
119
Энциклопедия для детей
Волны выравнивают линию берега.
Раньше мыс выдавался в море гораздо
дальше. Теперь на месте его разрушенной
волнами части видны скалы, едва выступающие
над водой. Берег Японского моря (Приморье).
Море разрушает берег (абразия).
Видны крутой обрыв — клиф — и скальная
волноприбойная площадка — бенч.
Остров Попова (Японское море).
Песчаный поток,
несущийся по подводным каньонам, развивает высокую
скорость и обладает большой эрозионной силой.
Он, как экскаватор, выпахивает дно, оставляет на нём
борозды, ямки и нередко выжимает мягкий илистый грунт.
шария. Образовавшаяся вода постепенно, в тече-
течение тысячелетий, подняла уровень Мирового океа-
океана на 110 м, и он затопил прибрежную сушу.
Обширные равнины на севере Европы и Азии пре-
превратились в мелководные моря: Северное, Карское,
Восточно-Сибирское и Чукотское. Северная Амер-
Америка отделилась от Азии, Британские острова — от
Евразиатского континента. Суша потеряла в общей
сложности около 20 млн км^ — это чуть меньше,
чем площадь России и Казахстана вместе взятых!
Море затопило понижения в рельефе — долины,
образовав многочисленные заливы, оставив возвы-
возвышения в качестве островов и полуостровов.
Особенно прихотливо извивается береговая линия
на севере Евразии и Северной Америки.
Как же море выпрямляет берега? Вот перед
нами участок побережья после подъёма уровня
океана. Сначала удары волн по новым берегам
будут достаточно равномерны и очень сильны.
Пенящийся поток со скоростью 6—8 м/с с размаху
ударяет в крутой берег. Всплески волн подни-
поднимаются вверх на несколько метров, а во время
штормов — и на несколько десятков метров.
Но это ненадолго. Когда накопится достаточно
обломков, волны начнут передвигать их вдоль
берегов от выступающих мысов в сторону углуб-
углублений — бухт. Появятся песчаные и галечниковые
120
Внешние силы Земли
косы — пересыпи. Они постепенно отделят от открытого моря
заливы, из которых в конце концов образуются лагуны. (Лагуна —
бывший морской залив, полностью отделённый песчаной или
галечниковой косой от моря и превратившийся в прибрежное озеро.)
Удары волн теперь сосредоточиваются на заметно укоротившихся
мысах. На них появляются крутые обрывы, по которым в сторону
моря с грохотом скатываются камни. Они поставляют новый
материал для прибойной «мельницы». Перемолотые в песок и гальку
горные породы, некогда слагавшие мысы, вновь и вновь растаски-
растаскиваются по берегам в глубь заливов, засыпают эти заливы песком и
галькой, укорачивают, а подчас и полностью уничтожают их.
Береговая линия ещё не стала прямой, но изгибов заметно
поубавилось.
Пройдёт ещё несколько тысячелетий, мысы и заливы исчезнут,
прихотливые очертания берегов сменятся прямыми линиями. Волны
сделали своё дело, однако жизнь берега на этом не заканчивается.
Волны работают также на прилегающем к берегу морском
мелководье, если оно существует. Если же его нет и у берега очень
глубоко, их первейшая задача — создать подводное продолжение
пляжа, которое должно быть обустроено примерно так же, как и сам
| Отступание берега
Волны
Волноприбойная п
ниша Пляж
Волны, приходящие в
залив Петра Великого
со стороны открытого
моря, атакуют остров и
разрушают один из его
выдающихся в море
мысов (справа на снимке).
Образующиеся обломки
переносятся вдоль берегов острова
и откладываются с противоположной
стороны в виде длинной косы
(слева на снимке). (Приморье).
МОРЕ АТАКУЕТ
СУШУ
во время сильных штормов на
Чёрном море волны высотой до
5—8 м и более с гигантской силой
обрушиваются на берег. Мощность
удара таких волн составляет десятки
тонн на 1 м2, и они, как молотом,
разбивают берега, подмывая их и об-
образуя глубокие волноприбойные
ниши, которые подрезают берега и
делают их неустойчивыми. Штормы
обычно сопровождаются ливнями.
Вода, проникая в горные породы,
достигает глинистых слоев, раз-
размягчает их и создаёт условия для
оползания располагающихся выше
пород. Эти породы, будучи
«подрезанными» штормом,
становятся очень неустойчивыми. Так
волновая эрозия, или абразия,
приводит к развитию массовых
оползней в Причерноморье. Боль-
Большая часть прибрежной Одессы
представляет собой сложный гигант-
гигантский оползень, ширина которого
несколько километров, а скорость
движения обычно составляет от 1 до
&—8 мм в год. Но бывали случаи,
как, например, в ночь с 13 на 14 ок-
октября 1963 г., когда мгновенная
подвижка составила 6—8 м.
Знаменитые Одесские катакомбы
выработаны в известняках-ракушеч-
известняках-ракушечниках, залегающих на толще глин,
которые и служат «смазкой» для
оползневых масс, сдвигающихся в
сторону моря.
Весь Южный берег Крыма — это
сплошные оползни, которых насчиты-
насчитывается более 400, и половина
площади побережья является зоной
оползневого риска. А в ней
расположены шоссе, санатории,
жилые дома, пансионаты. Столь
живописные известняковые скалы на
крымском берегу представляют
собой не что иное, как древние
оползневые массивы. После сильных
зимних и весенних штормов и
ливней жди беды: берега приходят в
движение, затихающее только жар-
жарким летом и сухой осенью.
Абразия морского берега.
121
Энциклопедия для детей
пляж, согласно законам, продикто-
продиктованным волнами. Волны не терпят и
подводных неровностей — будь то
большая глубина у самого берега или выступающие
под водой скалы и подводные рифы. Если всё это
обнаруживается у берега — значит, волны ещё не
справились со своей задачей, им не хватило
времени. Чтобы выровнять подводный склон,
волны используют рыхлый материал, собранный
прибоем на берегу. Они сносят его на глубину, пока
полностью не засыплют её. Не повезло тому берегу,
к которому близко подступают большие глубины.
Здешние пляжи будут время от времени смываться
в бездонные пучины.
Со скалами волны поступают иначе. Они
обрушивают всю свою разрушительную мощь, а
также используют отделившиеся от скалы песчин-
песчинки и камни, чтобы царапать, скоблить, сверлить и
шлифовать скальные выступы, пока они пол-
полностью не исчезнут и на их месте не образуется
ровная площадка. Поэтому сам процесс разруше-
разрушения волнами берегов и подводных возвышений
называется абразией (от лат. abrasio — «соскабли-
«соскабливание», «соскребание»).
Итак, подводное продолжение пляжа создано.
Теперь волны, разбиваясь на мелководье, зна-
значительно ослабевают, не доходя до берега. Плоское
мелкое дно у берега обычно выстлано песком и
илом и покрыто песчаными грядами, протянувши-
протянувшимися вдоль берега; но оно может быть и
каменистым. Здесь самое раздолье для подводной
жизни: много тепла и света, вода постоянно
перемешивается и насыщена живительным кис-
кислородом. На мелководье благоденствуют многочис-
многочисленные моллюски, ракообразные и прочие морские
животные, которые зарываются в морской грунт
или прикрепляются к камням. После смерти их
домики и скелетики — скорлупки, раковины — в
изобилии скапливаются на дне. Им долго не
удержаться на месте, и во время очередного
В. Ходжес. «Вид мыса Доброй Надежды». 1722 г.
122
Внешние силы Земли
шторма море выбрасывает их на берег. Это важный
дополнительный, а иногда и основной материал
для строительства берегов. Волны активно пере-
переносят материал с суши на дно и обратно, особенно
если уровень моря непостоянен и регулярно
колеблется, например при приливах и отливах.
ЕСЛИ
МЕНЯЕТСЯ
УРОВЕНЬ МОРЯ
На Земле время от времени происходят события,
изменяющие уровень Мирового океана. Об одном
из них — таянии древних ледников — мы упо-
упоминали раньше. Кроме того, земная кора может
прогибаться или приподниматься. Одним словом,
есть много причин, чтобы море отступило или,
наоборот, затопило прибрежную сушу. Волны уже
давно плещутся в другом месте, но созданные ими
пляжи, обрывы и ровные площадки — морские
террасы — ещё десятки и сотни тысяч лет будут
видны на лике Земли, пока их не сотрут другие
геологические силы (текучая вода, ветер, выветри-
выветривание горных пород). Древние береговые линии
протягиваются практически вдоль всех побере-
побережий. Они обнаружены и на высоте до нескольких
сотен метров над современным уровнем моря, и на
значительных глубинах, вдалеке от современных
берегов.
Как же откликаются волны на такие пос-
постоянные и значительные изменения уровня моря?
Ответ на этот вопрос мы частично уже дали
раньше, когда рассказывали, как волны «вы-
«выпрямляют» береговую линию. Это в том случае,
если море затопило весьма неровный участок суши
и образовало очень замысловатую береговую
линию. Если же при подъёме уровня моря сразу
образовался ровный берег, то волны равномерно
атакуют сушу на всём её протяжении, пока не
отделят от неё достаточно материала, чтобы
засыпать им углубившееся дно. Таким образом,
при подъёме своего уровня море как бы наступает
дважды: в первый раз чисто механически, покры-
покрывая низкий берег; во второй — с помощью волн,
которые, как настоящие землекопы, «отгрызают»
от материка или острова дополнительную полоску
суши. Если волны на большом протяжении
размывают ровный берег, образовав в нём крутые
обрывы, — значит, море продолжает наступать и,
вполне возможно, этот участок земной коры
опускается.
Если уровень моря понижается и участок
земной коры поднимается, то море будет вести себя
противоположным образом: оно отступит, и тоже
дважды. После того как часть дна полностью
осушится, волны начнут нести к новому берегу
«дань» с обмелевшего дна до тех пор, пока
достаточно не углубят дно в этом месте. При этом
берег значительно нарастится и выдвинется в
сторону моря.
КАСПИЙ РАЗРУШАЕТ БЕРЕГА
С 1978 г. уровень Каспийского моря начал
стремительно повышаться на 14—18 см в год, а в
отдельные годы подъём достигал почти 30 см в год, и это
притом, что с 1934 г. наблюдалось резкое падение уровня
на 9—20 см в год. С 1883 по 1977 г. общее понижение
уровня составило 3,8 м. Это вызвало осушение больших
пространств отмелых, низменных берегов. Многие рыбац-
рыбацкие посёлки оказались далеко от береговой кромки.
Усилилась эрозия рек, впадающих в Каспий, т.к. уровень
стал ниже, и реки вынуждены были прорезать себе более
глубокое русло. На осушенных берегах возникли новые
посёлки, а в городах — улицы. Для того чтобы
предотвратить негативные последствия падения уровня
моря и уменьшить потери воды на испарение, даже залив
Кара-Богаз-Гол перегородили дамбой. И вдруг —
быстрый, совершенно неожиданный подъём воды.
Побережье Дагестана от Махачкалы до Дербента всё
больше разрушается волнами, стали исчезать пляжи, по
прибрежным улицам Дербента теперь можно плавать на
лодке. Рушатся под действием волн постройки, вода
подступает к многоэтажным зданиям и промышленным
объектам. Во много раз усилился размыв почвы, и
прогнозы на ближайшие 10—15 лет неутешительны —
уровень моря поднимется ещё минимум на 1 м. Возникла
острая необходимость в проведении дорогостоящих работ
по укреплению берегов, особенно в городах Дербенте,
Каспийске, Махачкале и других местах, которым грозит
наибольшая опасность и где в ближайшие пять лет могут
произойти катастрофы. Повсеместно наблюдается
подтопление территории подземными водами, что
увеличивает риск при землетрясениях, которые здесь
нередки и иногда достигают разрушительной силы.
Сказывается ли влияние деятельности человека на
геологических процессах? Безусловно. Строительство
портов, волноотбойных стенок на берегу, насыпных дамб
сразу же нарушает природное равновесие, и многие
процессы, особенно эрозионные, резко ускоряются. Лик-
Ликвидация подобных последствий требует больших капи-
капиталовложений.
Абразионный останец — скала, образовавшаяся
в результате разрушения прибоем берегов
острова Куба (Вест-Индия}.
123
Энциклопедия для детей
Многочисленные
ступеньки-террасы,
образовавшиеся на берегу озера в результате
понижения его уровня (Памиро-Алай).
БЕРЕГА ОЗЁР:
ЧЕМ ОНИ ПОХОЖИ
И НЕ ПОХОЖИ
НА МОРСКИЕ
Всякое озеро — как море в миниатюре, если есть
в нём место, чтобы разгуляться волнам. Даже от
лодки, даже от купающегося человека разбегаются
волны и, достигая берега, начинают трудиться.
Главное, конечно, в том, что по сравнению с морс-
морскими и волны озёр, и производимая ими работа
значительно скромнее. Из этого правила есть ис-
исключения: крупные озёра, например Ладожское
или Байкал, и в этом мало отличаются от морей —
на них порой разыгрываются настоящие штормы.
Недаром крупнейшее из озёр — Каспийское —
называется морем.
Озёрные волны в целом ведут себя так же, как
и морские, например стремятся выпрямить берега.
Однако размеры озёр обычно невелики, и, зажатые
со всех сторон сушей, они могут в лучшем случае
достичь округлых очертаний. Много таких озёр —
«блюдец», с берегами которых основательно пора-
поработали волны, после чего они достигли практичес-
практически идеально круглой формы, — разбросано по
Земле, особенно в тундре и среди заболоченной
тайги. Объясняется это просто: берега их сложены
песками и глинами, которые легко разрушаются
волнами. Другие озёра находятся на пути к этому
совершенству: волны подрезают выступающие
мысы, косами отгораживают заливы. Труднее
всего волнам небольших горных озёр: окру-
окружающие хребты не дают по-настоящему раз-
разгуляться ветрам на их просторах, к тому же берега
таких озёр обычно сложены прочными горными
породами. Поэтому горные озёра долго сохраняют
очертания своей береговой линии в первозданном
виде.
Ещё одна важная особенность озёр, которая
сказывается на береговых процессах, — это
непостоянство их уровня. Большинство бессточ-
бессточных озёр, расположенных в областях сухого и
жаркого климата, ежегодно увеличиваются и
уменьшаются в размерах, а могут на время вообще
исчезнуть, полностью высохнув в сухое время года
(в дождливый сезон они снова наполнятся).
Поэтому их волны успевают поработать на разных
уровнях, оставляя следы в виде своеобразных
зарубок или целой лестницы площадок — тер-
террас — на склонах озёрной впадины.
ЧТО ПРОИСХОДИТ
С БЕРЕГАМИ
ВОДОХРАНИЛИЩ?
Человек давно умел создавать искусственные водо-
водоёмы, сооружая на реках плотины. В XX в. ему
оказалось под силу создать целые искусственные
моря, размерами под стать крупным озёрам. Волга
и Кама, Днепр и Дон на многих участках фактичес-
фактически перестали быть реками — превратились в кас-
каскад искусственных озёр, и это только на Русской
равнине! С появлением обширного водного прост-
пространства пробуждаются волны, которые, как ока-
оказалось, преподносят много сюрпризов человеку —
творцу водохранилищ. Заполнение водохранили-
водохранилища можно вполне уподобить резкому повышению
уровня моря или озера со всеми вытекающими
отсюда последствиями. Напомним о главных из
них: береговая линия новоявленного водоёма начи-
начинает выпрямляться, а там, где она достаточно
прямая, волны повсеместно наступают на берег.
Под ударами волн в воду обрушиваются дороги и
строения, сползают целые поля и перелески. Бере-
Береговые обрывы отступают со скоростью 15—20, а
иногда и 50—60 м в год. А рядом, по соседству с
береговыми обрывами, где намечался глубокий
водный путь, со временем обнаруживается отмель,
мешающая судоходству...
Некоторые водохранилища, к сожалению, обре-
обречены: если берега такого водоёма песчаные или
глинистые и легко разрушаются волнами да к тому
же река приносит в него много обломочного
материала, который отлагается на дне, то это
искусственное озеро вскоре перестанет быть хра-
хранилищем воды и превратится в огромную боло-
болотистую лужу.
Внешние силы Зелии
ВЕТРЫ, ИЗМЕНЯЮЩИЕ
ЛИК ЗЕМЛИ
М:
БУРЯ В ПУСТЫНЕ
■ерно позвякивая колокольчиками,
привязанными с обоих боков каж-
.дого верблюда, караван, сопровож-
сопровождаемый идущими пешком погонщиками, как бы
нехотя переваливает с одного бархана на другой.
Жарко, невыносимо жарко, хотя ещё только утро.
Воздух застыл и кажется вполне осязаемым на
ощупь. Вдруг над горизонтом показалась пелена,
пока ещё еле заметная, но опытный караванщик
уже увидел её и с тревогой всматривается в слегка
потемневший горизонт. Наконец проносится пер-
первый порыв ветра, а мутно-жёлтая дымка уже заво-
заволокла полнеба. «Самум!» — кричат погонщики,
сбивают верблюдов в кучу, укладывают их на
песок, мгновенно натягивают шатры и тенты. Че-
Через несколько минут их накрывает песчаная буря.
Мириады песчинок и пыль, как дождь, обруши-
обрушиваются на палатки, больно секут открытые участки
тела, забиваются во все мельчайшие щели и поры.
Песчаные бури — совсем не редкость на
бескрайних просторах Сахары, величайшей пус-
пустыни мира. Обширные пустынные области, где
также случаются песчаные бури, есть и в Аравии,
Иране, Средней Азии, Австралии, Южной Амери-
Америке и в других районах мира. На этих огромных
просторах полновластным хозяином является ве-
ветер. Ежегодно он поднимает высоко в воздух сотни
миллионов тонн пыли и более крупных частиц,
перенося их на тысячи километров во все стороны
света. Ещё в глубокой древности были известны
многочисленные случаи выпадения пыли из воз-
воздуха в странах Средиземноморья, что обычно
служило плохим предзнаменованием: люди ожи-
ожидали беды, катастроф... Песчаная пыль, поднимае-
поднимаемая высоко в воздух, затрудняет полёты самолётов,
покрывает тонким слоем палубы кораблей, дома и
поля, дороги, аэродромы. Выпадая на воду океана,
пыль погружается в его глубины и осаждается на
океаническом дне. В Европе, Африке, Северной и
Южной Америке известны случаи выпадания
цветных дождей и снега, когда частицы пыли
окрашивают снежинки или капли воды в красно-
красноватый или жёлтый цвет. Мощные пылевые облака,
поднятые ветром в Сахаре, через некоторое время
могут оказаться над Северной Америкой; и даже
несмотря на то что они перенеслись на такое
расстояние, количество пыли, выпавшее из них,
достигает десятков тонн на 1 км2.
Пылевые бури не только вздымают огромные
массы песка и пыли в тропосферу — наиболее
«беспокойную» часть атмосферы, где постоянно
дуют сильные ветры на разных высотах (верхняя
граница тропосферы в экваториальной зоне нахо-
находится на высотах примерно 15—18 км, а в средних
широтах — 8—11 км). Они, кроме того, пере-
перемещают по Земле колоссальные массы песка,
который может перетекать под действием ветра
наподобие воды. Встречая небольшие препятствия
на своём пути, песок образует величественные
холмы, называемые дюнами и барханами. Они
имеют самую разнообразную форму и высоту. В
пустыне Сахаре известны дюны, высота которых
местами достигает 200—300 м. Эти гигантские,
как бы застывшие волны песка на самом деле
перемещаются на несколько сотен метров в год,
медленно, но неуклонно наступая на оазисы,
засыпая пальмовые рощи, колодцы, деревни.
«Пустыня наступает!» Это тревожное воскли-
восклицание всё чаще можно слышать на южной окраине
Сахары в Африке, где пески особенно агрессивны.
БАРХАНЫ И ДЮНЫ —
волны пустыни
Дюны, образующиеся как во внутриконтиненталь-
ных пустынях, так и на морских побережьях,
имеют форму либо длинных песчаных гребней,
либо асимметричных холмов, напоминающих, ес-
если смотреть сверху, наконечник копья (поэтому
такие дюны называются копьевидными). Барха-
Барханы — это песчаные холмы в форме полумесяца,
причём его «рога» всегда обращены в направлении
преобладающего ветра. И дюны, и барханы обычно
имеют пологий наветренный и крутой подветрен-
подветренный склоны.
Песок, перемещаемый ветром средней силы, не
поднимается над поверхностью пустыни выше чем
на 5—10 см. Он как бы перетекает с места на место
в виде широких струй. Достигая гребня дюны или
бархана, песок скатывается с него на подветрен-
подветренный склон, крутизна которого чаще всего состав-
составляет 30—32°. Эта величина не случайна, а
определяется свойствами песка. Если его сыпать,
например, из ведра, то склоны образующейся
кучки как раз и будут иметь наклон около 30° —
это угол естественного откоса сухого песка.
Панорама бесчисленных, уходящих за горизонт
барханов — характерная черта песчаных пустынь.
Появляются барханы сначала незаметно, в виде
небольшого холмика, на подветренной стороне
которого начинается завихрение воздуха и об-
образуется как бы маленькая воронка. По мере
поступления с ветром новых порций песка холмик
и воронка растут, появляются серповидные «рога»,
и вот уже родился бархан. В дальнейшем он будет
125
Энциклопедия для детей
увеличиваться в размерах и медленно
двигаться по направлению преобла-
преобладающих ветров.
На барханах нередко образуется мелкая рябь,
напоминающая маленькие волны или рябь, возни-
возникающую от порывов ветра на воде. Если ветры в
пустыне дуют в разных направлениях, то из песка
формируются хаотические гряды, дюны и барха-
барханы. В разных пустынях они весьма разнообразны
по форме, но во всех случаях для их образования
нужны песок, много песка, и ветер, который
создаст из него «застывшие волны».
Однако существуют пустыни, из которых ветер
выдувает песок и уносит его далеко-далеко,
оставляя на поверхности коренных отложений
(образующих каменное основание пустынь) лишь
обломки горных пород и щебень. Такие каме-
каменистые пустыни, или хаммады (что по-арабски и
означает «щебневая пустыня»), производят очень
мрачное впечатление, поскольку все камни покры-
покрываются тончайшим чёрным слоем так называемого
«пустынного загара», состоящего из оксидов
железа и марганца. Как будто кто-то намазал все
камни чёрным лаком.
Есть и глинистые пустыни — такыры (что в
переводе с тюркского означает «ровный», «го-
«голый»), поверхность которых идеально ровная и
твёрдая, как асфальт. Ветер сдувает с них всю пыль
и отлагает её за пределами такыров. Они об-
образуются в тех местах, где раньше разливались
реки, выносившие массы глинистого ила. В США
на таких пустынных равнинных участках иногда
устраивают гонки на спортивных автомобилях, и
именно здесь устанавливаются рекорды скорости,
т.к. невозможно искусственно создать столь же
ровную и абсолютно горизонтальную площадку
или полосу длиной 10—20 км.
Однако песчаные пустыни распространены бо-
более всех других типов пустынь. Океаны песка
образовались за счёт разрушения горных пород,
слагающих каменное основание пустынь. Это
разрушение, перенос материала и его сортировка
происходили в течение миллионов лет. Поэтому
сейчас мы видим перед собой песчинки округлой
формы и одинакового размера — в доли мил-
миллиметров. Они очень долго сортировались.
ВЕТЕР — СКУЛЬПТОР
пустыни
Ветер господствует над безбрежной пустыней. Он
постоянно сдувает со скал накопившуюся пыль,
выдувает частички горных пород, отделившиеся от
глыб и скальных выступов в результате разру-
разрушения в течение тысячелетий. Благодаря выду-
Внешние силы Земли
ванию, или дефляции (от лат. deflare — «выду-
«выдувать», «сдувать»), в горных массивах, расположен-
расположенных в пустынях, почти никогда нет рыхлого ма-
материала, заполняющего трещины или углубления.
Он весь уносится ветром, и трещины в скалах
всегда открыты, что создаёт причудливые формы
рельефа, напоминающие башни, столбы, какие-то
крепостные сооружения.
Такие «эоловые города» (т.е. созданные вет-
ветром — по имени мифического древнегреческого
повелителя ветров Эола) известный русский геолог
Владимир Афанасьевич Обручев открыл в Джунга-
Джунгарии, на северо-западе Китая, в 1906 г. Огромное
количество фантастических скульптур было созда-
создано в песчаниках и глинах мезозойской эры.
Многим из них Обручев дал собственные названия,
например «Башня-колдунья», «Сфинкс», «Замок
хана» и др.
Ветры сдувают весь рыхлый материал с твёрдых
пород по мере их разрушения. Скорость этого
сдувания равна скорости разрушения. Впадины
выдувания, образующиеся при этом, иногда дости-
достигают огромных размеров. Так, в Ливийской пусты-
пустыне на севере Африки находится знаменитая впади-
впадина Каттара площадью около 20 тыс. км2, дно кото-
которой располагается на 60—80 м ниже уровня моря,
а самая глубокая выемка (или чаша) в
этом дне — даже на отметке 134 м.
Процессы выдувания привели к
образованию впадин на месте пересохших озёр в
США — в штатах Калифорния, Вайоминг и
Орегон. Ветер, удаляя рыхлые частички сухого
ила, углублял дно, оставляя скальные выступы
крепких пород, которые сейчас возвышаются над
ровным дном одинокими горками высотой в
несколько метров. Огромные впадины выдувания
встречаются в пустыне Гоби в Центральной Азии.
Они вытянуты более чем на 40—50 км в длину, а
глубина их достигает 50 м. Климат в Гоби сухой,
осадков очень мало. Породы подвергаются интен-
интенсивному разрушению в результате резких пере-
перепадов температур в ночные и дневные часы.
Отделившиеся частицы тут же уносятся ветром.
Ветры, дующие в пустынях, перемещают огром-
огромные массы песка. Самые мелкие его частицы
захватываются восходящими потоками нагретого
воздуха, поднимаются на несколько километров
вверх и переносятся на тысячи километров.
Размеры частиц составляют всего 1—20 мкм, и
благодаря этому они долго держатся в воздухе,
образуя облака, получившие у метеорологов наз-
название литометеоров (от греч. «литое» — «ка-
Барханы в песчаной пустыне.
127
Энциклопедия для детей
'''- :'; Д? • У
Подвижные пески в пустыне Каракумы (Средняя Азия).
Хорошо заметна рябь на барханах.
мень», «метеор» — «движущийся», «парящий в
воздухе»). Если пылевые тучи в сухом жарком
воздухе, например, из пустыни Сахары будут
перемещаться к югу, то на своём пути они встретят
более влажный тропический воздух, который как
бы подныривает под горячий и сухой воздушный
поток, называемый харматпан. Именно тогда из
пылевых облаков и начинает оседать пыль, и
дождь, выпадающий где-то в саванне, вдруг
окрасится в жёлтый цвет.
То же самое происходит с горячим потоком
воздуха, перемещающимся из Сахары на запад, в
сторону Атлантического океана, или на север, в
Средиземноморье. Раскалённые ветры, дующие в
северном направлении, называются сирокко.
Встречаясь с влажным морским воздухом над
Средиземным морем, пыльная нагретая мгла,
поднимающаяся вверх, начинает охлаждаться, и
из неё осаждаются тонкие частицы, которые,
смешиваясь с каплями дождя, окрашивают их в
различные цвета.
Несмотря на гигантские пылевые бури, основ-
основная масса песка всё же не выходит за пределы
пустыни. Когда дуют сильные
ветры, то взвешенный в воздухе
поток песка перемещается всего
в нескольких десятках санти-
сантиметров над поверхностью основ-
основной массы песка. Каким образом
переносятся песчинки над по-
поверхностью пустыни (если они не
перекатываются с места на мес-
место, как это бывает при слабом
ветре)? Оказывается, они пры-
прыгают, и этот процесс называется
сальтацией (от итал. salto —
«прыжок»). Траектория такого
прыжка может быть разной, но
всегда её восходящая ветвь более
крутая, а нисходящая — поло-
пологая. Поднятые ветром на высоту
от 5—10 см до нескольких мет-
метров (в зависимости от силы
ветра), песчинки, сталкиваясь в
воздухе друг с другом, отскаки-
отскакивают и изменяют направление
полёта. Чем сильней ветер, тем
выше поднимается слой этого
прыгающего песка.
Эти песчаные струи обладают большой разру-
разрушительной силой. Они истирают и полируют
встречающиеся на пути горные породы, т.е.
служат как бы абразивным (точильным) матери-
материалом. Используя это их свойство, люди счищают
копоть и грязь с облицовочных каменных плиток
зданий с помощью струи песка, подаваемой под
давлением. Например, именно таким способом
чистят высотные здания в Москве, построенные в
50-х гг. XX в., в том числе знаменитую «высотку»
Московского государственного университета им.
М.В. Ломоносова.
Истирающая, или абразивная, деятельность
ветра приводит к тому, что в пустынях возникают
причудливые каменные образования в виде башен,
«грибов», истуканов и т.д. Причём струи песка
подрезают нижние части «грибов» сильнее, чем
верхние, поэтому «ножки» у них становятся
тоньше. Нередко под действием песчаных струй,
Ветер
Сальтация — перемещение частиц песка «прыжками» при сильном ветре.
128
Внешние силы Земли
или корразии (не путать с коррозией, например,
металлов, которая приводит к образованию ржав-
ржавчины), появляются округлые выемки, напоми-
напоминающие пещеры. В результате корразии об-
образуются также столообразные скалы и рельефные
стенки скальных выступов, когда более мягкие
слои, истираясь сильнее, превращаются в желоб-
желобки, а более твёрдые — выступают в виде валиков
и полочек.
Переносимый ветром песок истирает и полирует
гальку или обломки горных пород, лежащие на
поверхности пустыни. Если, например, галька
долго покоится на одном месте, её сторона,
обращенная к постоянно дующим ветрам, посте-
постепенно шлифуется, нередко до блеска. Потом
галька, перевернувшись под воздействием каких-
либо сил, подставляет струям песка другой бок для
шлифовки. Так образуются эоловые многогран-
многогранники — обломки горной породы с несколькими
плоскими гранями. Если наблюдать большое их
скопление, иногда может показаться, что кто-то
специально отшлифовал и потом разбросал камни.
Песок, сплошной песок, море песка в пустыне
подавляет человека своей безбрежностью, кажу-
кажущейся бесконечностью. При малейшем дуновении
ветра вся масса песка начинает шевелиться и
приходит в движение. Слабенький ветерок может
поднять в воздух только пыль. Более сильный
ветер перекатывает песчинки, поднимает их на
гребень дюны или бархана, откуда они скаты-
скатываются с крутого подветренного склона. Буря или
ураган вздымают уже тучи пыли и песка на сотни
и более метров вверх и с воздушными потоками
переносят их на большие расстояния.
Ветер является одним из активных геологичес-
геологических факторов. Он разрушает горные породы,
переносит их обломки, сортирует и откладывает
где-то в других местах. В течение сотен тысяч лет
воздействуя с помощью песчинок на горные
породы, ветер обтачивает, высверливает и по-
полирует скалы и обломки. Сдувая рыхлый по-
поверхностный слой с пересохших озёр, ветер
углубляет их, образуя впадины выдувания. Под-
Поднятая горячим воздухом вверх песчаная пыль
переносится на тысячи километров. Более круп-
крупный песок образует дюны и барханы, пере-
передвигающиеся на сотни метров в год. Во все времена
ветер воздействовал на поверхность нашей пла-
планеты. Он продолжает это делать и сейчас.
"" ЗАГАДОЧНЫЕ
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Во многих районах земного шара, например в
долине реки Миссисипи (США), в Аргентине, в
пределах юга Украины, в Средней Азии и особен-
особенно в северо-западных областях Китая, встречаются
своеобразные горные породы. Они покрывают все
более древние отложения обширным «плащом»
толщиной от 1 до 100—150 м. Порода обычно имеет
светло-жёлтую окраску и состоит из частичек пыли
Каменные истуканы в пустыне — результат корразии.
Ножка истукана тоньше его тела за счёт обтачивания
песком, несущимся над пустыней.
Истирание — корразия пород в пустыне — за счёт движения
песка при сильном ветре. Особенно подтачивается нижняя
часть «гриба», т.к. крупные песчинки высоко не поднимаются.
129
Энциклопедия для детей
диаметром 0,01—0,05 мм. Эти мель-
мельчайшие пылинки состоят в основном
из кварца и различных силикатов.
Когда такую породу изучают при больших
увеличениях под микроскопом, то бросается в
глаза угловатая форма пылинок. Благодаря таким
очертаниям они скрепляются друг с другом,
зацепляясь своими неровными краями, и не дают
этой породе рассыпаться в прах. А ведь порода не
содержит никакого цементирующего вещества,
только мельчайшие частицы пыли. Поэтому мож-
можно видеть, как в таких породах образуются обрывы
высотой в десятки метров (например, в Китае). В
таких обрывах в мягкой породе легко вырыть
пещеры, устроить загоны для скота. Именно это
обстоятельство и привело к ужасной трагедии в
Китае. В 1920 г. там произошло сильнейшее
землетрясение, и огромные массы этой жёлтой,
сравнительно рыхлой породы обрушились, похо-
похоронив под завалами около 100 тыс. человек.
Стенки высоких обрывов среза'лись, как масло
ножом, и скользили вниз, погребая под грудами
жёлтой пыли дома и людей.
Что же это за необычная порода и как она
образовалась? Называют её лёссом (от нем. Loss —
«рыхлый», «нетвёрдый»), и её главная особенность
— высокая пористость: количество пор достигает
55% от общего объёма породы. Это и неу-
неудивительно, если вспомнить, что мельчайшие
частицы, слагающие лёсс, не скреплены цементом.
Такая высокая пористость — настоящая «головная
боль» для инженеров-геологов, т.к. стоит лёссу
намокнуть, и он сразу оседает, в нём образуются
провалы, ямы, понижения. Все сооружения,
построенные на лёссах, могут покоситься или
просто развалиться.
Очень часто в лёссовых обрывах встречаются
бурые слои толщиной в несколько десятков
сантиметров. Это ископаемые почвы. Образование
такого почвенного слоя прерывало на какое-то
время накопление лёсса, а затем вновь формиро-
формировался плащ жёлтой рыхлой породы.
Кроме настоящих, или типичных, лёссов в тех
же районах широко распространены породы,
которые называют лёссовидными суглинками, т.к.
в них содержатся и глинистые частицы, ещё более
мелкие — размером 0,001 мм. Например, в таких
породах выкопаны пещеры знаменитой Киево-
Печерской лавры в обрывах правого берега Днепра
в Киеве. Давно было замечено, что лёссы — это
сравнительно молодые (с точки зрения геологии)
породы четвертичного периода, т.е. их возраст не
древнее 1 млн лет, и образовались они в областях,
где в то время существовал сухой прохладный
климат.
Способ образования лёссов — это предмет
длительной и ожесточённой научной дискуссии.
Однако все считают, что лёссы формировались в
прохладном сухом климате и ведущую роль при
этом играла деятельность ветра. Именно он
переносил, сортировал и откладывал огромные
массы мельчайших частиц.
Источники этой пыли могут быть различны. Это
и мелкий рыхлый материал, переносимый реками,
текущими у края ледниковых покровов; и развеи-
развеиваемый ветром рыхлый материал обширных
конусов выноса временных водотоков. Лёссы могут
образовываться в результате переноса ветром пыли
из пустынных районов, например из Центральной
Азии.
Но главным «действующим лицом» всё равно
остаётся ветер. Наличие крупного ледникового
щита вызывает постоянный сильный ветер, дую-
дующий от центра щита к его краю, т.к. образуется
разница в атмосферном давлении, которое выше в
центре. Эти ветры выдували мельчайшие частицы
из отложений по краям ледникового покрова, и
пыль переносилась на большие расстояния. Так
возникли покровы лёссовидных пород на юге
европейской части России и Украины. Процесс
этот был длительным, о чём говорят погребённые
в лёссах слои почв, формировавшиеся в более
тёплом и влажном климате, когда ледники
отступали. А с новым их наступлением опять
возникали условия для накопления лёгкого,
рыхлого материала — лёсса.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ
РАБОТА ЛЬДА
Люди, живущие или путешествующие в горах,
знают, что чем выше поднимаешься в горы,
тем становится холоднее, но высоко в горах
всё-таки нельзя попасть в царство сплошных
льдов. Напротив, ледники на вершинах и горных
склонах не образуются — снег оттуда сдувается
или соскальзывает. Горы в отличие от равнин
покрыты льдом неравномерно — лёд сосредоточен
в понижениях, а вершины свободны от него. По
этим понижениям и движутся ледники, разрушая
их. Ледники углубляют и расширяют эти пони-
понижения в 4—6 раз быстрее, чем реки, создают
крутые склоны, а на пересечении таких склонов
формируют острые гребни и пики.
Горы, испытавшие оледенение, разительно от-
отличаются резкостью форм от гор с мягкими,
округлыми очертаниями, не подвергшихся воз-
воздействию льда. В настоящее время ледники есть в
горах практически всех континентов, кроме Авст-
Австралии. Наиболее крупные узлы современного
оледенения находятся в центре Азии (Памир,
Каракорум, Гиндукуш, Гималаи, Тянь-Шань), а
130
Внешние силы Земли
также в северной части Кордильер Северной
Америки и Андах Южной Америки. В гораздо
меньшей степени ледники присутствуют в Альпах
и на Кавказе. Крупнейшие ледниковые щиты
находятся в Гренландии и Антарктиде. В эпохи
великих оледенений ледники были даже в срав-
сравнительно низких горах, где они теперь совершенно
отсутствуют. Наступление ледников в горах проис-
происходило примерно в то же время, что и на равнинах.
Так, в Альпах во время эпохи последнего оле-
оледенения их площадь почти в 50 раз превышала
площадь ледников, существующих там ныне.
Нередко лёд переполнял долины и перетекал
через водоразделы, пробивая в них бреши глубиной
в сотни метров и формируя совершенно новые
долины, пересекавшие возвышенности и горные
хребты. Таковы сильно переработанные льдом
перевалы Скандинавских гор, по которым мощные
потоки льда переносили через горы валуны с
территории Швеции на Атлантическое побережье
Норвегии.
КАК ДВИЖЕТСЯ
ЛЕДНИК
Когда лёд долго, в течение сотен и тысяч лет,
накапливается в одном месте, то под собственной
тяжестью он начинает двигаться. Ледник разру-
разрушает (экзарирует) поверхность, по которой дви-
движется, — ледниковое ложе. При экзарации он
может выламывать или отщеплять от своего ложа
разнообразные по размерам куски горных пород.
Отщепление идёт особенно активно, если у ложа
появляется плёнка воды. Она образуется при боль-
большом давлении толщи льда, поскольку под ней
возникают условия для таяния при температуре
ниже 0° С. При движении ледника и трении его о
ложе выделяется тепло. Оно, как и тепло, посту-
поступающее из недр Земли к поверхности, накапли-
накапливается под ледником, поскольку у льда низкая
теплопроводность.
Вода то появляется, то вновь замерзает, и
ледник время от времени примерзает к ложу. В то
же время он постоянно испытывает напор сзади,
со стороны льдов, расползающихся из центра
ледникового покрова. Поэтому периоды покоя
ледника часто сменяются движением вместе с
примёрзшими к нему породами. Кроме того,
подледниковая вода попадает в трещины пород
ложа и при замерзании разрушает их, облегчая
экзарацию.
Выломанный материал затягивается внутрь
ледника по плоскостям скалывания (трещинам) в
основании ледника. Такие трещины обычно возни-
возникают в местах, где уклон ложа значительно
меняется. По ним глыбы льда наползают друг на
друга.
Ещё один способ экзарации — абразия (стачи-
(стачивание ложа обломками, впаянными в придонные
слои ледника). Обломки наносят на ложе ца-
царапины и шрамы — ледниковую штриховку.
Глубина шрамов составляет от не-
нескольких миллиметров до 1—2 м.
Штриховка — один из указателей
направления движения древних ледников. Она
хорошо видна на прочных горных породах типа
гранитов и базальтов, с которых покров ледни-
ледниковых отложений был сравнительно недавно
удалён (например, на берегах озёр и морей). Со
временем штриховка «затирается» водой, ветром и
другими процессами.
Крупные глыбы, включённые в основание
ледника, могут «пропахать» очень большие бороз-
борозды. На севере Канады известны борозды выпахи-
выпахивания глубиной до 30 м и длиной несколько
километров. Из-за них некоторые территории
выглядят с самолёта «исцарапанными», покры-
покрытыми многочисленными параллельными шра-
шрамами. Но в районах, где выходят на поверхность
прочные породы, чаще встречаются бессистемно
разбросанные скалистые холмы и котловины,
занятые озёрами или болотами (озёрно-холмистые
ландшафты). Лёд сформировал такой рельеф,
воздействуя на ослабленные зоны разломов, участ-
участки, на которых больше всего трещин, и места, где
развиты более податливые породы.
Выступам прочных коренных пород, которые
попадаются на пути их движения, ледники часто
придают форму бараньих лбов. Вершина бараньего
лба округлена, отшлифована льдом, исчерчена
ледниковой штриховкой. Так же сглажена льдом
сторона, обращенная навстречу движению ледни-
ледника. Зато на противоположных, крутых склонах
видны следы отрыва блоков пород. Группы
бараньих лбов называют курчавыми скалами-, они
часто встречаются в Карелии и Финляндии. У
берегов Финляндии и Швеции курчавые скалы
затоплены морем, и их вершины выступают над
водой в виде многочисленных мелких островов —
шхер.
РАЗРУШЕНИЕ БЕРЕГОВ
МОРСКИМИ ЛЬДАМИ
Поздней осенью вдоль берегов северных морей об-
образуются припайные льды (неподвижные морские
льды, примёрзшие к берегам). Они воздействуют на дно
и берега. Когда сильный ветер и течения толкают их к
берегу, они могут смять донные отложения в гряды
высотой до нескольких метров. При отливе льды опуска-
опускаются на грунт и примерзают к нему, а при приливе
всплывают, унося примёрзший матерная. Часть материала,
особенно мелкого, выдавливается в льдины по трещинам,
возникающим при образовании торосов — сжатии льдин и
нагромождении их друг на друга. Это происходит, когда
ветер и вода гонят льдины. Обломки падают на лёд и с
береговых обрывов. На некоторых участках побережья
Белого моря на 1 км берега в лёд вмерзает до 64 м3 ма-
материала в год.
1
131
Энциклопедия для детей
ГИГАНТСКИЕ
ОЗЁРА ПРОШЛОГО
Ледниково-подпрудныв озёра (т.е. озёра, один из
берегов которых являлся краем ледника) покрывали
большие пространства в областях, подвергавшихся
нашествию древних ледников. В Европе, к северу от
главного водораздела южных и северных морей, где
поверхность в целом была наклонена навстречу
двигавшимся из Скандинавии льдам, таких озёр было
особенно много. Сток воды от ледника был затруднён, и
она скапливалась у его края. Озёра беспрерывно
меняли свои очертания, смещаясь в зависимости от
положения края ледника. Слоистые песчано-глинистые
отложения приледниковых озёр выстилают низменности
в районах древних покровных оледенений.
Через каналы сброса (спиллвеи) воды озёр
перетекали в соседние долины. Ныне это сухие долины с
крутыми бортами, плоским, заболоченным днищем, по
которому часто текут небольшие реки или ручьи.
ТРОГИ
Речные долины в горах обычно узкие, извилистые.
Горные ледники преобразуют их, углубляя и рас-
расширяя, подтачивая склоны и спрямляя изгибы.
Ледниковая долина, или трог (от нем. Trog -
«корыто»), отличается широким днищем и круты-
крутыми бортами — корытообразным поперечным про-
профилем. В верхней части склоны трога становятся
более пологими, отделяясь от нижних резким пере-
перегибом (плечом трога) — местом, выше которого
основная масса ледника не поднималась. Ещё вы-
выше склон опять становится крутым. Нижняя, кру-
крутая часть склона и плечо трога отшлифованы лед-
ледником. На плече встречаются ледниковые валуны
и морена (ледниковые отложения).
Если идти вдоль по трогу, то видно, как
довольно ровные, со спокойно текущими реками и
даже с котловинами, занятыми озёрами, участки
его днища сменяются крутыми скалистыми поро-
порогами (ступенями) — ригелями. Верхний край
порога отшлифован льдом, а нижняя часть крутая,
со следами отрыва обломков горных пород. В
отличие от реки ледник не сглаживает, а подчёр-
подчёркивает выступы на дне долины.
Ледник, впадающий в океан,
132
Внешние силы Земле
Фиорды — затопленные морем троговые до-
долины — более всего распространены по берегам
Норвегии, Аляски, на юго-западном побережье
Южной Америки (в Патагонии), т.е. там, где горы
близко подходят к морю.
«ВИСЯЧИЕ» ДОЛИНЫ
В ГОРАХ
Пороги — ригели — бывают пересечены глубокими
(до сотен метров) щелевидными ущельями, ко-
которые пропилены потоками подледниковых вод,
находившихся под сильным давлением масс льда.
Небольшие троги соединяются с основной
троговой долиной не постепенно, а обрываются к
ней высокими уступами — «устьевыми ступе-
ступенями», откуда реки, текущие по этим долинам,
срываются водопадами. Возникновение таких «ви-
«висячих долин» объясняется тем, что более мощный
ледник в основной долине глубже выпахивает
ложе, чем ледники в небольших долинах. Из-за
прямой зависимости глубины врезания от мощ-
мощности льда глубина трогов в местах былого слияния
больших ледников резко увеличивается.
Одна из долин на Восточном Памире, расширенная
и углублённая древними ледниками (гроговая долина).
Прежде обломки горных пород, приносимые лавинами
и осыпями с окрестных скал, уносились вниз по долине
ледником. После того как ледник растаял, обломки
стали заполнять образовавшееся пустое пространство
и скапливаться у подножия.
От края ледника отрываются айсберги.
133
Энциклопедия для детей
ЛЕДНИКОВЫЕ
ЦИРКИ
Верховья большинства трогов (ледниковых долин)
напоминают гигантские, до нескольких километ-
километров в диаметре, полукруглые ниши, окружённые с
задней и двух боковых сторон крутыми стенками.
Это ледниковые цирки, или кары. Во многих цир-
цирках, если там нет ледника, днище занято озером с
холодной голубой или изумрудно-зелёной водой. В
передней, открытой, части цирка располагается
скалистый порог — ригель, нередко заваленный
мореной. В ледниковые эпохи в цирках накапли-
накапливался снег, позже превращавшийся в лёд. Расту-
Растущий ледник расширяет цирк, что происходит не
очень быстро, поэтому лишний лёд устремляется
вниз по долине, преобразуя речные долины в троги.
Расширение цирков происходит при разру-
разрушении их задних стенок физическим выветрива-
выветриванием (замерзанием и оттаиванием) на границе
лёд — скала в бергшрунде (трещине, отделяющей
лёд от скал). Ещё большее значение имеет
ротационное движение — медленное вращение
ледника в цирке вокруг воображаемой горизон-
горизонтальной оси, или, иначе говоря, сползание ледника
по направлению к ригелю. В процессе вращения
ледник срезает выступы ложа, используя в
качестве инструмента обломки пород, заключён-
заключённые в его толще. Ледник стремится сформировать
понижение чашеобразной формы. Интересно, что
отношение диаметра цирка к его высоте в
большинстве случаев составляет от 2,8 до 3,2, т.е.
высота цирка в 3 раза меньше его поперечника.
В своём развитии цирки нередко сливаются,
образуя более крупные, подобные цирку Уолкотта
в Антарктиде: ширина его 16 км, а задняя стенка
поднимается над днищем почти на 3 км.
Цирки образуются на наиболее затенённых
склонах. В Северном полушарии большинство их
открыто к северу и востоку, а в южном — к югу и
востоку (т.е. к сторонам, где скапливается больше
всего снега).
В горах, неоднократно испытавших оледенение,
цирки нередко располагаются почти рядом друг с
другом. При дальнейшем росте цирков раз-
разделяющие их скалистые гряды понижаются, и
цирки могут слиться. Тогда днища слившихся
цирков образуют довольно ровные полосы вдоль
гребней холмов. Смыв почвы с таких полос
невелик, что позволяет сформироваться на их
поверхности почвам, где хорошо растут травы. В
горах Европы такие высокогорные участки с
богатой луговой растительностью называются
«альпы» (это созвучно с названием высоких гор в
Европе — Альп), в Крыму — «яйла», в Средней
Азии — «джайляу» и используются как летние
пастбища.
Небольшие цирки нередко встречаются по
склонам горных долин и хребтов. Это нивационные
ниши (нивация — разрушение породы под действи-
действием снежного покрова при замерзании и оттаи-
оттаивании), которые могут образоваться из любого
понижения на склоне, где снег за лето не успевает
растаять и со временем превращается в лёд.
Нивационная ниша — первая стадия развития
цирка.
КАРЛИНГИ
Для гор, испытывающих или испытавших обшир-
обширное оледенение, характерны карлинги — горные
вершины в виде гигантских пирамид. Они об-
образуются при формировании изолированных гор-
горных вершин ледниками, находящимися в соседних
цирках. Карлинги очень трудны для восхождений
и поэтому часто штурмуются альпинистами (на-
(например, гора Маттерхорн в Альпах или Ушба на
Кавказе).
ЛЕДНИКОВЫЕ
ОТЛОЖЕНИЯ
В ГОРАХ
Конечные морены ледников в горах образуются так
же, как и на равнинах (об этом рассказывается
далее в разделе «Конечные морены»): напором
края ледника (напорные морены), ссыпанием об-
обломков с края ледника (насыпные) и выжиманием
насыщенного водой материала из-под льда и в
трещины в основании ледника. В горах морена
занимает небольшое пространство (в трогах), тогда
как в долинах она располагается на обширных
пространствах.
Моренные гряды созданы при продвижениях
горных ледников вниз по долинам в конце
последней ледниковой эпохи. Потепление проис-
происходило не равномерно, а сопровождалось возвра-
возвратами холодов. Ледники каждый раз продвигались
вперёд на меньшее расстояние. Установлено,
например, что за последние 700—800 лет отступа-
отступание ледников сменялось их ростом не менее 10 раз.
Борта отступающих ледников окаймлены гря-
грядами боковых морен. Состоят они из льда,
прикрытого свалившимися со склонов обломками.
Защищенный от таяния лёд отстаёт от быстрее
понижающихся чистых центральных частей лед-
ледника. Если в морене встречаются крупные валуны,
то они какое-то время защищают её от размыва, и
на склонах возникают моренные столбы с венча-
венчающими их каменными шапками — «земляные
пирамиды».
«ПОЛЯНЫ» В ГОРАХ
Многие конечные морены размываются не сразу, а
служат плотинами озёр, расположенных в горных
долинах. Постепенно озёра заносятся материалом,
в изобилии переносимым горными реками. Рано
или поздно реки прорывают плотины, и вода из
озёр уходит. На месте спущенных озёр остаются
плоские участки, где охотно селятся люди, рас-
располагаются пастбища и поля.
134
Внешние силы Земли
■■■¥'
Один из ледников Западного Тянь-Шаня,
покрытый обломками горных пород,
которые обрушивались с окрестных склонов.
В тени одной из глыб вырос
(ледяной гриб» в результате
неравномерного таяния льда.
На Кавказе такие участки называют «поляна-
«полянами». Селение Красная Поляна расположено на
одноимённой поляне в долине реки Мзымты в
Кавказских горах к северу от Сочи. Хорошо
известен красивейший горный курорт на Домбай-
ской поляне (Северный Кавказ).
ЛЕДНИКОВЫЕ
ОЗЁРА
У ПОДНОЖИЯ ГОР
Спускаясь по долине вниз, можно найти место,
дальше которого ледник не распространялся. Здесь
широкий трог сменяется узкой, извилистой, с тер-
террасами по бортам речной долиной.
Иногда ледники выходили недалеко от гор на
предгорные равнины. На границе гор и равнин они
выпахивали глубокие, сужающиеся по направ-
направлению к горам углубления. Образо-
Образовавшиеся озёра окаймлены со стороны
равнины несколькими рядами валов
конечных морен — «моренными амфитеатрами».
Подобные озёра, такие, как Цюрихское, Гарда,
Лаго-Маджоре и другие, нередко встречаются
вдоль подножия Альп. Таким же образом возникли
крупные озёра в юго-восточной части Анд, на-
например Буэнос-Айрес (на границе Аргентины и
Чили) и Вьедма (в Аргентине). Там, где сегодня
растёт виноград и зреют цитрусовые, ещё несколь-
несколько десятков тысячелетий назад лежала огромная
масса льда.
ЛЕДНИКИ ДАЛЁКИЕ
И БЛИЗКИЕ,
ИЛИ АНТАРКТИДА
В ЕВРОПЕ
Трудно себе представить, но там, где стоит Москва
был когда-то лёд толщиной около 2 км. Он скрывал
почти всю северную половину Европы вместе с
Балтийским, Северным и Белым морями. Огром-
Огромные ледники были и на других материках, на-
например в Северной Америке.
За последний период геологической истории —
четвертичный — ледник продвигался южнее того
места, где теперь находится Москва, по крайней
мере трижды. Во время максимума последнего
оледенения, т.е. около 20 тыс. лет назад, он не
доходил сюда всего лишь на 200—300 км — совсем
немного по сравнению с огромными размерами
ледникового покрова. Если бы мы жили тогда в
районе Москвы, то для путешествия в страну
вечных льдов не надо было бы снаряжать
длительную экспедицию в Гренландию или Ан-
Антарктиду. Достаточно было доехать до того места,
где плещется озеро Селигер, ныне облюбованное
грибниками и рыболовами. Правда, тогда им
делать было бы нечего: там располагался край
гигантского ледникового покрова. Самая высокая
точка гигантского ледникового купола находилась
над Ботническим заливом Балтийского моря и
равнинами северной Швеции.
Под собственной тяжестью ледник растекался
от центра во все стороны. В краевых частях
ледника, где толщина льда уменьшалась до
нескольких сотен метров и меньше, на его
движение начинали влиять неровности земной
поверхности. Лёд быстрее двигался по пони-
понижениям, вытянутым в направлении его растека-
растекания. Такие ледяные потоки в теле ледника
разделялись участками малоподвижного льда.
Края ледниковых потоков лопастями выдвигались
далеко вперёд от основного тела ледника. Лопасти
в свою очередь дробились на небольшие выс-
выступы — ледниковые языки. Охлаждённый над
льдом воздух стекал на соседние участки суши,
превращая их в тундру.
135
Энциклопедия для детей
НЕОБЫЧНАЯ
КАРТА ЕВРОПЫ
Не будь ледников, облик Европы сильно отличался
бы от современного. Предположим, что мы рас-
рассматриваем карту Европы, не покрывавшейся
льдом. На ней отсутствуют небольшие живописные
озёра в Карелии, на Валдайской возвышенности и
во многих других районах. Гораздо меньше раз-
размеры Ладожского и Онежского озёр. Необычны
контуры Балтийского моря — без Рижского зали-
залива, с сильно уменьшенными Ботническим и Фин-
Финским заливами. Но плавать по нему стало без-
безопаснее: нет бесчисленных мелких скалистых ос-
островков — шхер. Морское побережье Норвегии
имеет более ровные очертания, и море не заходит
так далеко в горы по узким глубоким заливам —
фиордам.
Почвы северной половины Европы были бы
более плодородными — не такими плотными и
каменистыми. Крестьянам не пришлось бы соби-
собирать на них «урожай» из валунов, выталкиваемых
из земли при ежегодном замерзании и оттаивании
почвы.
КАТАСТРОФА,
КОТОРАЯ ПРОИЗОШЛА
13 ТЫСЯЧ ЛЕТ НАЗАД
Во время последнего оледенения льды Кордильерского
ледникового покрова, распространявшиеся на юг с
территории современной Канады, достигли подножья гор
Кер-д'Ален и хребта Биттеррут (северо-запад США).
Колоссальная ледяная плотина возникла на пути
многочисленных и многоводных притоков одной из
крупнейших рек Тихоокеанского побережья Америки —
Колумбии. Глубина образовавшегося при этом водоёма
достигала 700 м. Учёные, исследовавшие отложения этого
древнего водоёма, назвали его озером Миссула. Площадь
его составляла 7599 м2, а объём воды превышал 2000 км3-
Оно было больше такого крупного озера, как Иссык-Куль,
и лишь немного уступало огромному Онежскому озеру.
Потепление и отступание ледников около 13 тыс. лет
назад вызвало почти внезапный прорыв плотины. Из озера
Миссула вода с громадной скоростью устремилась по
своему прежнему пути — к западу. Поражает количество
воды, излившееся при этом. Подсчитано, что макси-
максимальное количество воды, которое изливалось здесь за
секунду (т.е. расход воды), могло достигать 21,3- 106 м3;
это в 100 раз превышало средний расход самой большой
реки Земли — Амазонки. Этот объём воды был настолько
велик, что она переплёскивалась через водоразделы и
поднималась вверх по горным долинам, перемещая гигант-
гигантские валуны и смывая рыхлые отложения. Местами она
пропилила ветвящуюся систему русел глубиной до 100 м
и более, а там, где низвергались с уступов водопады,
остались глубокие впадины — ванны.
НА ЧТО СПОСОБЕН
ЛЕДНИК
За четвертичный период ледники понизили в сред-
среднем на 60—70 м территорию, на которой теперь
расположены страны Балтии, Псковская и Нов-
Новгородская области и соседние с ними районы.
Поверхность здесь прикрыта рыхлыми осадочны-
осадочными отложениями. Эти места были основной ареной
действия ледника, пришедшего сюда из Сканди-
Скандинавии. Причём на низменностях, вытянутых в
направлении движения ледника (гляциодепресси-
ях), понижение достигало 80—100 м. Таковы Риж-
Рижский залив вместе с низменностью, находящейся
к югу от него; Псковско-Чудская и Ильменско-
Ловатьская низменности, впадины Ладожского и
Онежского озёр. В районах, где поверхность по-
покрыта прочными породами (Карелия, Финляндия,
Швеция), ледник понизил территорию на 15-
20 м. Север Шотландии тоже был снижен ледника-
ледниками не менее чем на 50 м.
Зато области, где ледники сгружали (аккумули-
(аккумулировали) принесённый материал, повысились на
десятки метров. Особенно сильная аккумуляция
происходила на препятствиях, возникавших на
пути ледника, — возвышенностях или в глубоких
долинах. Значительные толщи ледниковых отло-
отложений мощностью (толщиной) до 250—300 м
скопились в северных частях Германии и Польши,
в Литве, в северной и центральной Белоруссии —
там, куда направлялись основные потоки льда из
впадины Балтийского моря.
Ледник исчез не сразу. Он таял, сокращался в
размерах несколько тысячелетий, оставляя на
Земле многочисленные следы своей деятельности.
Если говорят, что ледник отступал, не следует
воспринимать эти слова в буквальном смысле. Лёд
никогда не поворачивает вспять, он медленно
«умирает» на месте, расплавляясь и испаряясь под
лучами солнца, овеваемый тёплым ветром и
омываемый водой. Поэтому весь материал, вмо-
вмороженный в лёд или лежащий на нём, может
перемещаться вместе с ледником только вперёд.
Некоторые обломки горных пород ледник ос-
оставляет по пути следования, другие сгружает
перед своим краем, третьи подхватываются пото-
потоками талой воды, ветром или морскими течениями
и относятся далеко прочь. Так образуются разно-
разнообразные ледниковые отложения.
МНОГООБРАЗИЕ МОРЕН
Морены — самые известные и самые распрост-
распространённые ледниковые (гляциальные) отложения.
Применять этот термин надо осторожно, чтобы
точно знать, о чём идёт речь. Так сложилось, что
моренами называют не только сами отложения, но
и материал, который содержится в самом теле
движущегося ледника, и даже холмы и гряды, ими
сложенные.
Более того, сами морены — ледниковые
отложения — достаточно разнообразны. Главные
136
Внешние силы Земли
Ледниковый ландшафт высокогорья
Центрального Памира.
Видны морены — скопления обломков
горных пород в виде тёмных
полос, которые перемещаются вниз
вместе со льдом.
их разновидности: основная, абляционная, напор-
напорная, насыпная и морская. Все они состоят из смеси
самых разных обломков пород: от крупных (глыб)
до мелких — песка и глины. Материал в моренах
несёт следы обработки льдом. Частицы его исцара-
исцарапаны и одновременно отшлифованы, а многие
также и разбиты.
«ВАРЯЖСКИЕ
ГОСТИ»
Ещё первых исследователей морен поразил не-
необычно пёстрый состав их каменного материала. В
них и обломки пород, залегающих совсем близко,
и валуны, принесённые издалека, так называемые
эрратические валуны (от лат. erraticus — «блуж-
«блуждающий»). Например, в моренах Подмосковья
много валунов и гальки из местных пород, главным
образом известняков и кремней, однако есть и
валуны северного происхождения, среди которых
граниты, различные кристаллические сланцы и
гнейсы, кварцитопесчаники, принесённые из Ка-
Карелии и Финляндии. Восточнее Москвы, на Га-
личско-Чухломской возвышенности, в морене мно-
много валунов с Кольского полуострова, а западнее, в
Белоруссии, — из Швеции.
Некоторые валуны состоят из горных пород,
которые встречаются только в определённом месте.
В таком случае можно достаточно точно установить
место их отрыва. Такие валуны получили название
«руководящих», или «валунов-индикаторов». Они
и в самом деле «руководят» геологами при поисках
некоторых полезных ископаемых, когда по на-
находкам определённых валунов в морене доби-
добираются до месторождения золота или алмазов.
Соединяя на карте район происхождения руко-
руководящих валунов той или иной породы с местами
их находок, можно проследить путь, по которому
двигался древний ледник, и очертить контуры
области распространения льда из этого района. По
своим очертаниям такие области напоминают
треугольники, расширяющиеся в направлении
движения льда (конуса^ или веера' рассеивания
валунов).
В разные ледниковые эпохи пути движения
ледников менялись, ледники захватывали иные
породы, поэтому по составу валунов можно
отличить морены различных оледенений.
ОСНОВНАЯ
МОРЕНА
Типичную основную морену — плотный суглинок
или глину с многочисленными обломками пород —
копать очень трудно. Лопата то и дело высекает
искры и грозит сломаться, натыкаясь на валуны и
гальку. Лучше сначала разбить морену ломом.
Образуется основная морена из донной море-
морены — материала, переносимого в самых нижних
частях ледника. Хорошо видны почти чёрные от
донной морены слои льда в основании краевой
части многих современных ледников. Особенно
много донной морены в ледниках, двигающихся по
рыхлым, непрочным породам, — их нижние слои
могут на 80% и более состоять из обломков таких
пород. Ледники на прочных породах содержат
всего до 2—3% материала ледникового ложа.
Обломки горных пород, двигаясь вместе с лед-
ледником, испытывают сильное трение о ложе и друг
о друга. При этом менее устойчивые разрушаются
на мелкие песчаные и глинистые частицы, а у
прочных валунов сглаживаются рёбра, поверх-
поверхность шлифуется и одновременно покрывается
царапинами и шрамами.
Морена в нижних слоях ледника постепенно
замещает лёд. Происходит это при периодическом
137
Энциклопедия для детей
Край ледника «Трапеция» на Восточном
Памире. Лёд тает, освобождая обломки
горных пород (морена), которые ледник
принёс из верховьев. Таким образом
подготавливается очередная порция
рыхлого материала, который отлагается
у края ледника или уносится
вниз по долине талыми водами.
таянии этих слоев, отжимании воды и удалении ее
в вышележащие слои по трещинам. На ледниковом
ложе обломочный материал осаждается в сухом
виде. Образование основной морены идёт под
движущимся ледником, и поэтому она сохраняет
«память» о его движении (например, длинные оси
обломков вытянуты в направлении движения).
Первыми останавливаются нижние слои донной
морены, затем вышележащие. Под давлением льда
морена спрессовывается. При этом выпадает весь
содержащийся в целом слое материал — и тонкие
частицы, и крупные валуны. Этим, в частности,
отличаются процессы накопления осадков в ледни-
леднике и реке (с которой его нередко сравнивают). В
реке по мере уменьшения скорости водного потока
из него выпадают сначала крупные, потом мелкие
частицы, образуя слоистые отложения, в которых
эти частицы отсортированы.
Внешне основная морена — это беспорядочная
смесь частиц пород самого разного размера. На
самом деле длинные оси вытянутых валунов, галек
и даже мелких песчаных зёрен в ней ориенти-
ориентированы (направлены) не случайно. Большинство
осей, как стрелки компаса, указывает прежнее
направление движения льда. Наклонены оси чаще
всего к истокам ледника (к центру ледникового
покрова). Более того, даже наклон длинной оси к
линии горизонта зависит от скорости движения
ледника — чем она выше, тем круче наклонены
длинные оси вытянутых обломков.
Замеры ориентировки длинных осей — работа
нелёгкая и кропотливая. Сначала снимается
верхний слой морены, где частицы могут быть
сдвинуты корнями растений, живущими в земле
животными, а также в ходе ежегодного промерза-
промерзания и оттаивания. Только в «свежей» морене на
глубине 1—2 м осторожно, не нарушая перво-
первоначального залегания обломков, их откапывают
ножом. Когда станет ясно положение длинной оси,
специальным горным компасом производят необ-
необходимые замеры. Подобным образом измеряют
направление осей не менее чем ста галек и валунов,
иначе данные не будут вполне достоверны. Для
восстановления картины движения ледника в
каком-либо районе такие исследования надо
провести во многих пунктах.
друмлины
Основная морена покрывает не только равнины.
Иногда она слагает удлинённые овальные холмы
— друмлины, вытянутые вдоль движения бывшего
ледника. По форме они напоминают половинку
яйца или перевёрнутую ложку. Тупой, высокий и
крутой конец обращен навстречу движению ледни-
ледника, а острый и низкий — туда, куда ледник дви-
двигался. При такой форме друмлины оказывали наи-
наименьшее сопротивление текущему льду.
Встречаются также похожие на друмлины
холмы, не сложенные целиком мореной, а смешан-
смешанные, как бы вырезанные из скальных пород с
примыкающим к ним моренным «хвостом». Это
друмлиноиды.
Друмлины и друмлиноиды чаще всего встреча-
встречаются большими группами в несколько десятков
или сотен холмов. Крупные скопления (поля)
друмлинов есть в Канаде, Эстонии и других
странах. В США, южнее озера Онтарио, на участке
длиной 250 км и шириной 60 км сосредоточено
около 10 тыс. друмлинов.
Выдвинуто несколько различных гипотез про-
происхождения друмлинов и друмлиноидов. Боль-
Большинство из них предлагает различные объяснения
того, как происходит неравномерное образование
морены под ледником одновременно с частичным
разрушением ледникового ложа.
138
Внешние силы Земли
ОТТОРЖЕНЦЫ, ИЛИ
БОЛЬШИЕ ВАЛУНЫ
На севере Вологодской области есть село Ферапон-
тово с монастырём, который знаменит фресками
Дионисия, известного живописца XV в. Если по-
посмотреть от монастыря на юг, где Ципина гора
возносит свою покрытую лесом вершину на 45 м
над окрестными лугами, пашнями, озёрами и боло-
болотами, то можно согласиться с местными жителями,
что это действительно гора. Хотя Ципина гора,
строго говоря, и не гора вовсе, а большой холм.
Подобных гор в этом районе несколько. Когда-
то они ввели в заблуждение первых геологов,
которые их исследовали. Под поверхностным
покровом морены геологи обнаружили известняк,
образовавшийся в пермский период. Поэтому на
старых геологических картах среди молодых
четвертичных отложений показаны выступы древ-
древних палеозойских пород.
Позднее горы стали бурить и с удивлением
обнаружили, что под древними известняками
залегают молодые моренные отложения. Значит,
громадные глыбы известняков были сорваны
ледником со своего ложа, перенесены и, подобно
обычным валунам, вошли в состав морены.
Огромные блоки пород в морене называют
отторженцами. Многие из них ледник перенёс
очень бережно, не помяв ни единого слоя. Но
всё-таки чаще породы в отторженцах смяты и
разбиты трещинами, что иногда ошибочно объяс-
объясняют действием тектонических движений.
Так, за тектоническое поднятие ранее прини-
принимали Вышневолоцко-Новоторжский вал — широ-
широкую (до 15 км) полосу крупных холмов высотой до
60—70 м. Он протянулся по Тверской области
почти на 100 км от Вышнего Волочка до Торжка.
Слагающие холмы голубовато-зелёные глины дево-
девона и светло-серые глины карбона были сорваны
древним ледником и перенесены на 100—150 км
на юго-восток из района озера Селигер. Ещё
дальше, почти на 500 км, передвинуты огромные
— несколько сотен метров в длину и мощностью
(толщиной) до 10—15 м — отторженцы в моренах
Белоруссии. Это известняковые породы и пески
мезозойской эры и ордовикского периода палеозой-
палеозойской эры, принесённые с берегов Балтийского моря
(разумеется, моря в ледниковую эпоху не было:
углубление, занимаемое им ныне, как раз выпахи-
выпахивалось в то время льдом).
Раушские горы (сильно пересечённая холмис-
холмистая местность вблизи Франкфурта-на-Одере в
Германии) — ещё один пример гигантского
отторженца площадью 15 км1 Мощность слага-
слагающих его третичных песков и глин с включёнными
в них слоями бурых углей — от 30 до 60 м.
Ледник может сорвать гигантские глыбы даже
самых крепких пород. В окрестностях города
Рованиеми в северной Финляндии им был вырван
и перенесён блок гранита объёмом в многие сотни
кубических метров.
Разрушение горного рельефа ледниками.
На верхнем рисунке показан горный рельеф в начале
ледниковой деятельности. Уже образовалась глубокая
ледниковая долина — трог. Над ней расположились
креслообразные углубления на склонах гор — ледниковые
кары, или цирки. Панораму венчают остроконечные
вершины, называемые карлингами.
На среднем рисунке видно, как кары расширяются
и начинают сливаться друг с другом. Скалистые перемычки
между ними снижаются и исчезают.
Внизу показано, как лёд и снег разрушают оставшиеся
вершины-карлинги, на месте которых образуется
выровненный рельеф.
139
Энциклопедия дм детей
Считается, что отщепление боль-
больших блоков пород происходит при
движении ледника по неровному ложу,
когда лёд давит на выступы с той стороны, откуда
он движется, значительно сильнее, чем с противо-
противоположной. В основании ледника в этих местах
возникают крупные трещины, по которым блоки
пород затаскиваются в ледник. Некоторые оттор-
женцы сорваны напором края быстро двигавшихся
ледников.
Нередко по отторженцам можно судить и о
былом состоянии ледникового ложа. Так, блоки
непрочных пород (песков или глин) не раздробятся
на мелкие частицы в леднике только в том случае,
если они переносятся в мёрзлом состоянии и земля
под ледником скована мерзлотой.
ЛЕДНИК В РОЛИ
БУЛЬДОЗЕРА
В тех случаях, когда ледник давит на горные
породы очень сильно, но не может сорвать и пере-
передвинуть их, образуются складки и разрывы в ложе
ледника —гляциодислокации (от лат. glacies —
«лёд» и франц. dislocation — «смещение пластов
земной коры»). Такие разрывные и складчатые
нарушения горных пород в отличие от складок и
разрывов тектонического происхождения (см.ст.
«Складки в горных породах» и «Можно ли разо-
разорвать пласты горных пород?») не проникают глубо-
глубоко; с глубиной они уменьшаются и, наконец, исче-
исчезают вовсе. Лишь некоторые гляциодислокации на
севере Польши и Германии прослеживаются на
глубину до 100 м и более.
Самые мощные гляциодислокации образуются
благодаря давлению движущегося льда. Менее
значительные возникают при выжимании подат-
податливых, пластичных пород (чаще всего глин) в
ослабленные, покрытые многочисленными трещи-
трещинами участки в основании ледника и при вытаи-
вании остатков ледника, оказавшихся в толще
ледниковых отложений.
АЙСБЕРГ В РОЛИ ПАХАРЯ
aK грозное напоминание о плавающих ледяных горах,
\с которыми связаны крупнейшие морские катастрофы
(гибель лайнера «Титаник» в 1912 г.), протягиваются по
дну полярных и соседних с ними морей айсберговые
борозды выпахивания. Они прочерчиваются основаниями
ледяных гор, севших на мель и толкаемых ветром и
течением. Длине многих таких борозд достигает сотен
метров, а глубина — нескольких метров. В последнее
время они привлекают особое внимание исследователей.
По ним определяют, насколько большую опасность
представляют айсберги для трубопроводов,
поставляющих нефть и газ с месторождений на морских
мелководьях севера Сибири, Канады н Аляски, и какой
крепости должны быть защитные сооружения.
ВЫТАЯВШАЯ
(АБЛЯЦИОННАЯ)
МОРЕНА
Часть материала ледникового ложа попадает
внутрь ледника по плоскостям скалывания (тре-
(трещинам) в его основании. Другая часть внутри- и
наледникового материала сваливается с окружаю-
окружающих ледник горных склонов (в основном в горных
ледниках).
Дальнейшая судьба внутри- и наледниковой
морены становится ясной, если взглянуть летом на
краевую часть ледника (ледниковый язык). Преж-
Прежде всего внимание привлекают идущие по леднику
дорожки — полосы каменных глыб и мелкого
материала. У быстро отступающих (сильно таю-
тающих) ледников конец языка часто завален вытаяв-
вытаявшей мореной. В виде потоков грязи она нередко
стекает в низкие места на поверхности льда или на
окружающую ледник землю.
Абляционная (от лат. ablatio — «отнимание»,
«отнесение») морена рыхлая в отличие от основной
морены. Так как в образовании абляционной
морены участвует и вода, то в ней местами можно
заметить слоистость. После стаивания льда на
местности остаются беспорядочно разбросанные
холмы, сложенные абляционной мореной.
КОНЕЧНЫЕ
МОРЕНЫ
Тому, кто захочет пройти по краевой части лед-
ледника, попасть туда не всегда будет просто. Язык
ледника, оканчивающегося на суше, обычно
окаймляют холмы и гряды из принесённого лед-
ледником материала. Это конечная морена.
В свежих, только что образовавшихся конечных
моренах материал ещё не «слежался», обломки
сыплются из-под ног и можно поскользнуться на
глыбах нерастаявшего льда, защищенного от
солнца слоем морены. Это насыпные морены.
Когда ледниковый язык остаётся на одном месте
длительное время, то насыпные морены каждое
лето увеличиваются за счёт материала, посту-
поступившего из новых порций растаявшего льда. При
равномерном отступлении ледника по мере таяния
ледяного ядра эти гряды постепенно исчезают,
превращаясь в покров абляционной морены,
прикрывающий основную морену или выступы
ледникового ложа. При наступлении ледника они
включаются в состав основной морены. Для
формирования высокой гряды насыпной морены
необходимо, чтобы край ледника долго оставался
на одном месте.
Конечные морены бывают и другого облика. Это
крупные гряды, состоящие из смятых в складки
разнообразных рыхлых отложений — речных,
озёрных, морских, среди которых попадаются
остатки растений и животных. Образуются они при
быстром наступлении ледника, когда его конец
140
Внешние силы Земли
сносит и толкает перед собой ранее накопившиеся
отложения и тем самым образует напорную
морену.
Хорошо, если гряды напорных морен находятся
недалеко от краёв современных ледников. В
противном случае их можно принять за валы,
образованные волнами на берегах морей, или валы,
окаймляющие речные поймы. Нередко напорные
морены образованы любыми ранее сформиро-
сформировавшимися отложениями, которые ледник встре-
встретил на своём пути.
Третий механизм образования конечных мо-
морен — выдавливание под тяжестью яьда рыхлых,
насыщенных талой водой отложений, которые
выжимаются из-под края ледника. Нередко такая
морена выжимается в трещины, разбивающие
неподвижный лёд на краю отступающего ледника.
После таяния этого льда остаются перекрещи-
перекрещивающиеся короткие грядки — как бы слепок с
бывших трещин.
На равнинах конечные морены собраны в так
называемые пояса конечных морен, тянущиеся на
многие сотни километров. Однако они часто
прерываются речными долинами или озёрными
котловинами, что затрудняет восстановление
прежних очертаний края ледника. Севернее Моск-
Москвы, в области последнего покровного оледенения,
насчитывают до 5—6 подобных поясов, каждый из
которых отвечает сравнительно кратковременному
(сотни и тысячи лет) этапу наступления ледника.
Такие повторные небольшие продвижения вперёд
осложняли деградацию (т.е. сокращение) гигант-
гигантского ледникового покрова, когда общее потепле-
потепление климата сменялось похолоданием.
ЛЕДОРАЗДЕЛЬНЫЕ
ВОЗВЫШЕННОСТИ
Особенно интенсивно ледниковые отложения на-
накапливаются между отдельными лопастями льда,
на которые обычно разбивались краевые части
древних ледниковых покровов.
На северо-западе России, в Белоруссии и
странах Балтии сохранилось несколько крупных
ледораздельных (межлопастных) возвышенностей
площадью до 10 тыс. км2 и высотой до нескольких
десятков метров: Бежаницкая, Латгальская, Вид-
земская, Судомская и др. Они состоят из отдель-
отдельных массивов и разделяющих их понижений и
осложнены более мелкими формами рельефа
ледникового происхождения. Эти ледораздельные
возвышенности наращивались неоднократно, в
течение нескольких оледенений.
Здесь многочисленны и мелкие возвышенности,
образовавшиеся между небольшими лопастями
ледника и даже в трещинах, которые разделяли
участки льда, двигавшиеся с различной скоростью.
Они получили название угловых массивов и в свою
очередь состоят из отдельных моренных гряд и
холмов.
МОРСКИЕ
МОРЕНЫ
Обычно морена, переносимая айсбергами, по мере
их таяния выпадает на морское дно и смешивается
с морскими отложениями. При скоплении боль-
большого количества тающих айсбергов, особенно на
мелководьях, где они садятся на мель, образуется
морская (бассейновая) морена. Таким местом, на-
например, является шельф (материковая отмель с
глубинами не более 200 м) у берегов Ньюфаунд-
Ньюфаундленда (Атлантическое побережье Канады). Скап-
Скапливается морская морена и там, где долгое время
Приледниковый ландшафт в одном
из уголков Западного Памира.
На переднем плане — моренные холмы и гряды,
сложенные обломками горных пород,
которые принёс ледник.
На дальнем плане — крутые заснеженные склоны,
«питающие» ледник.
На среднем плане — язык (окончание) ледника, полностью
скрытый под мощным чехлом вытаявших обломков.
141
Энциклопедия для детей
располагался всплывший край спуска-
спускающегося в море ледника.
Морская морена имеет, как пра-
правило, серый или зеленовато-серый цвет, содержит
раковины морских моллюсков, остатки морских
растений и рыб, слоистые пески. Она заполняет
понижения на дне моря и выравнивает его,
формируя обширные подводные равнины.
В северо-восточной части Тихого океана морс-
морские морены покрывают большие участки дна
площадью около 2,5 млн км2. У геологов они
получили название «грит». От Антарктиды морены
разносятся айсбергами на расстояние до 1200 км.
ВОДНО-ЛЕДНИКОВЫЕ
ОТЛОЖЕНИЯ
В тёплое время рядом с ледником, на его языке и
внутри ледника образуются большие и маленькие
озёра, текут бурные реки и ручьи. Вода в ледяных
берегах обычно течёт очень быстро, поскольку они
практически не оказывают ей сопротивления. Она
переносит большое количество твёрдого материала.
Отложения, принесённые талой ледниковой водой,
делятся на две большие группы: ледниково-озёр-
ные, или лимногляциальные (от греч. «лимне» —
«озеро»), и ледниково-речные — флювиогляциаль-
ные (от лат. fluvius — «река»).
СЛОИСТЫЙ КАЛЕНДАРЬ
Самые интересные среди ледниково-озёрных отло-
отложений — ленточные глины. Каждая лента состоит
из двух слоев — светлого, более мощного, и тём-
тёмного, более тонкого. Светлый слой состоит из пес-
песка, тёмный — из глины. Толщина каждой ленты
от нескольких миллиметров до 5—7 см, иногда и
больше. Светлая часть ленты образовалась летом,
когда в озеро с талой водой попадало много содер-
содержащегося в леднике материала и песок выпадал на
дно. Зимой озеро затягивалось льдом, вода стано-
становилась совершенно спокойной и из неё выпадали
самые мелкие глинистые частицы, слагающие тём-
тёмные слои.
Если лето было очень тёплым и происходило
обильное таяние льда, то формировались особенно
мощные ленты. Холодному лету соответствуют
Альпинисты заглядывают в глубь расщелины в леднике.
142
Внешние силы Земли
узкие ленты. Поэтому, встречая в расположенных
недалеко друг от друга геологических разрезах
сходные «наборы», где мощные, тонкие и средние
ленты одинаково сменяют друг друга, можно
считать, что слои в этих разрезах сформировались
одновременно. Прослеживая с юга на север, из
разреза в разрез особенно заметные «наборы» и
даже отдельные ленты, можно буквально по годам
восстановить историю перемещения приледни-
ковых озёр вслед за отступающим краем ледника.
На этом основан метод варвохронологии (от швед.
varv — «слой» и греч. «хронос» — «время»). С его
помощью в начале XX в. впервые сумели опре-
определить, сколько лет продолжалось таяние и
отступание края ледника в Северной Европе. Так,
в Невской низменности скорость отступания края
ледника достигла 500 м в год, а вся низменность
освободилась от льда за несколько десятков лет.
Сравнивая ленточные глины этого района с
глинами более северных областей, удалось устано-
установить, что ледник оставил южное побережье
Финского залива около 12 тыс. лет назад.
КАМЫ
Ледниково-озёрными отложениями сложены плос-
плосковершинные холмы — камы. Они образовались
из материала, скопившегося в озёрах, существо-
существовавших внутри ледника. Иногда камы одной сторо-
стороной прислонены к возвышенности. Это камовые
террасы, возникшие на месте приледникового озе-
озера, ограниченного с одной стороны краем ледника.
После таяния ледяных берегов вода из озёр стека-
стекала, а снесённые в озёра осадки оставались в виде
холмов. Для формирования камов необходимо,
чтобы лёд в леднике был неподвижен, хотя и
достаточно мощен. Поэтому они образуются на
последних стадиях существования ледника.
Особенно крупные камы — столообразные
холмы высотой до 50 м — образовывались на
возвышенностях, разделявших отдельные языки
ледника. Такие камы встречаются в области
последнего (валдайского) оледенения на северо-за-
северо-западе европейской части России, где их именуют
звонцами (по названию деревни Звонец, которая
расположена на одном из таких холмов), или
озёрно-ледниковыми плато. Свободная от валунов
почва и хорошее её осушение делают звонцы одним
из лучших мест в этом районе для жизни
растительности, особенно по сравнению с окру-
окружающими их заболоченными равнинами, сложен-
сложенными плотной, обильной валунами мореной.
ЛЕДНИКОВО-РЕЧНЫЕ
ОТЛОЖЕНИЯ
Особенности ледниково-речных отложений отра-
отражают характер рек, питающихся талыми водами
ледника. Обычно эти реки начинаются ещё в толще
ледника и при выходе из него обладают высокими
скоростями течения, что позволяет им нести очень
много твёрдого материала. На свобод-
свободной от льда земле скорость течения
уменьшается и потоки освобождаются
от значительной части наносов. Прежде всего из
них выпадают валуны, галька и пески, из которых
затем формируются полого спускающиеся от лед-
ледника волнистые равнины — зандры. Из ледниково-
речного материала по бортам долин потоки талых
вод образуют террасы — долинные зандры, кото-
которые ниже по течению, по мере удаления от ледни-
ледника, сливаются с речными террасами. Дальше всего
разносятся илы и глины, придающие талым водам
белёсый цвет «ледникового молока».
Отложения зандров хорошо сортированы. В них
чередуются слои материала различного размера,
что связано с резкими сезонными и даже суточны-
суточными изменениями темпов таяния ледника. Среди
слоистых песков и галечников встречается морена,
Поток талых вод, берущий начало у ледника.
Вода окрашена в красный цвет из-за обилия мелких частиц,
которые образовались при перетирании обломков
горных пород во время движения льда.
Хребет Петра Первого (Западный Памир).
143
Энциклопедия для детей
попавшая сюда с глыбами льда, прине-
принесённого водой. Часто в отложениях
зандров погребались льдины. Отложе-
Отложения оседали и обрушивались в образовавшиеся при
их вытаивании пустоты. Поэтому слоистость в
зандровых толщах часто нарушена.
Если отток от края ледника был затруднён, но
вода могла стекать вдоль его края, то она
формировала широкие долины (они образовы-
образовывались ещё в ледниковое время). В них не только
поступали талые воды, но и впадали обычные реки,
питавшиеся атмосферными осадками. Многие
участки этих долин ныне наследуются современ-
современными реками, например долина в нижнем течении
Рейна. Другие стали сухими или же по ним
протекают небольшие реки или ручьи.
Талые воды, низвергающиеся в трещины на
леднике, могут образовать на ложе ледника
водоворот и с помощью вовлечённых в него валунов
высверлить «исполиновы котлы» — углубления в
форме половинки шара глубиной до нескольких
метров. На дне таких котлов часто лежат огромные
окатанные валуны.
ТУННЕЛЬНЫЕ ДОЛИНЫ
В Дании, на севере Германии и Польши и в Бело-
Белоруссии часто встречаются туннельные долины,
выработанные потоками талых подледниковых
вод. Ширина их 1—2 км, глубина до 100 м, а длина
достигает 70—80 км. Они отличаются крутыми
склонами, довольно плоским днищем, осложнён-
осложнённым замкнутыми озёрными котловинами. Если
мысленно снять покров заполняющих их леднико-
ледниковых и водно-ледниковых отложений, то обнару-
обнаружится, что они состоят из ряда разделённых высту-
выступами котловин.
Вода, создавшая туннельные долины, была
придавлена массой льда и, находясь под сильным
давлением, могла течь даже вверх по склону,
обладая при этом огромной силой, которую
тратила на размыв ледникового ложа.
Многие туннельные долины ныне являются
частями обычных речных долин. Там, где водные
потоки выходили из-под льда и где сила воды резко
уменьшалась, образовывались зандровые конусы,
сложенные водно-ледниковыми песками и галеч-
галечниками, которые несли эти воды.
Во многих районах туннельные долины ока-
оказались почти полностью засыпаны ледниковыми
отложениями. Бурение показало, что они часто
встречаются в областях, покрывавшихся льдом на
Русской равнине, где их назвали ложбинами
ледникового выпахивания и размыва.
озы
В районах, испытавших покровное оледенение,
нередко встречаются сложенные слоистыми песка-
песками с галькой и валунами извилистые насыпи вы-
высотой от нескольких метров до 40 м — озы. Они
протягиваются на расстояние от нескольких до
десятков километров. Некоторые крупные озы в
Канаде достигают 100 м в высоту и сотен кило-
километров в длину.
Озы образовались из отложений рек, которые
текли во внутри- или подледниковых туннелях,
промытых в прекративших движение ледниках.
После стаивания льда отложения, заполнявшие
туннели, выступают на местности в виде гряд.
Сверху, с самолёта, они напоминают реки — так
же изгибаются, образуют излучины. В крупные
озы как бы впадают мелкие гряды, словно в
большую реку — притоки.
ЧТО МОЖЕТ СДЕЛАТЬ
СНЕЖНАЯ ЛАВИНА?
Посмотрите на зубчатые гребни Памира,
Каракорума или Гималаев. Их остроконеч-
остроконечные пики и похожи друг на друга, и в то же
время бесконечно разнообразны. Каждая из них,
как гигантский кристалл, сверкает тысячью
граней. Филигранной обработкой их склонов
миллионы лет занимаются и мороз, и солнце, и
лёд; но главный «зодчий» высокогорий — снег.
Не тот это снег, к какому привыкли жители
равнин. Крупные массы снега не могут удержаться
на крутых горных склонах. И вот уже несётся вниз
Здесь вам не равнина,
Здесь климат иной,
Идут лавины одна за одной.
Владимир Высоцкий
по склону с бешеной скоростью снеговоздушный
поток — лавина. Проносясь вихрем по горному
склону, она увлекает с собой всё, что лежит на нём
неустойчиво, и несёт гораздо дальше, чем если бы
её пленники скатились вниз самостоятельно. Если
взобраться на скалистый гребень высоко в горах,
где зимой шумят лавины, можно провести малень-
маленький эксперимент: сдвинуть вниз глыбу или бросить
камень побольше, одним словом, устроить не-
небольшой камнепад. Конечно, при условии, что
внизу никого нет. Тогда можно увидеть, что,
144
Внешние силы Земли
Лавиносбор и лавинный лоток на
горном склоне
(Западный Тянь-Шань).
прокатившись с грохотом десятки, максимум
несколько сот метров, камни остановятся, не
пройдя и полпути до подножия склона.
Если оглянуться вокруг, то скорее всего можно
обнаружить, что обломки скал на горных кручах
вовсе не готовы к самостоятельному путешествию.
Они лежат, плотно прижавшись друг к другу.
Иначе вряд ли можно было бы вскарабкаться на
этот гребень без специального снаряжения и без
подготовки: приходящие в движение под ногами
камни и угрожающе раскачивающиеся много-
многокилограммовые глыбы над головой — дело
нешуточное. Есть в горных краях и такие места,
но о них особый разговор. Мы сейчас ведём речь о
склонах, регулярно «прочёсываемых» снежными
лавинами. Да, самостоятельно камни здесь падают
не так уж и часто. Они ждут лавину, которая
вывернет их из склона и унесёт вниз гораздо
дальше — на несколько километров. Энергия
лавины такова, что она, спустившись к подножию,
ещё бывает в состоянии пройти сотни метров вниз
по долине или взобраться на её противоположный
склон. Разумеется, туда же отправляется и
большинство её «пленников».
Не терпит препятствий на своём пути лавина.
Легко ворочает она бетонные блоки заграждений,
разрушает дома. Год за годом лавина сражается с
выступами скал, попадающимися ей по дороге,
пока не сотрёт их. Поэтому так удивительно
выровнены и спрямлены обработанные ею склоны.
А ещё лавина-«хозяйка» проделывает глубокие
борозды на склоне, которые называются лавин-
лавинными лотками. Хотя и бегут по ним летом
тоненькие ручейки, они здесь всего лишь «гости».
Подсчитано, что по некоторым лавинным
лоткам со склонов высочайших вершин Средней
Азии за год сходит не менее 60 лавин. Причём
происходит это в заоблачных высотах, где, как и
далеко за полярным кругом, круглый год властву-
властвует зима.
ГДЕ ТРУДЯТСЯ
СНЕЖНЫЕ ЛАВИНЫ?
Ответ довольно прост: там, где выпадает доста-
достаточно снега и где есть склоны, угол наклона кото-
которых больше 14°. Таков критический наклон, при
котором снег начинает сползать вниз. Поэтому это
грозное явление природы распространено почти
исключительно в горах. Однако не везде геологи-
геологическое значение работы лавин одинаково. В высо-
высочайших горах, где столбик термометра редко под-
поднимается выше нулевой отметки, лавины — хо-
хозяева. Они трудятся по 12 месяцев в году. Спус-
Спустимся ниже, в область высоких и средних гор. В
умеренном поясе Земли в таких горах снег уже не
выпадает круглый год. Поэтому лавины «отды-
«отдыхают» несколько месяцев в году, в тёплое время
уступая место обвалам, эрозии, селям и участвуя
в общем «ансамбле» разрушителей гор далеко не
всегда на первых ролях.
Снежные лавины сходят в большинстве горных
стран в умеренных широтах, а иногда бывают в
высоких горах в тропиках и на экваторе.
МНОГО ЛИ ОБЛОМКОВ
ГОРНЫХ ПОРОД НЕСЁТ
С СОБОЙ ЛАВИНА?
По сравнению с объёмом самой снежной массы
доля каменной «ноши» лавины невелика: даже в
«грязной» лавине, которая несёт с собой много
145
Энциклопедия для детей
1
На Чаткальском хребте «хозяйничала» снежная лавина.
Могучие ели повалены и вырваны с корнем
(Тянь-Шань).
обломков, она редко превышает несколько процен-
процентов, а в «чистой» (где обломков мало) — доли
процента. Однако если учесть объём самой обру-
обрушившейся массы снега, то даже эти доли процента
составят солидное количество обломочного матери-
материала, снесённого с вершин и склонов к их подно-
подножию. Отдельные залпы «снежной артиллерии» из-
измеряются десятками, сотнями, тысячами и даже
миллионами кубометров. Размеры прихватывае-
прихватываемых обломков практически не ограничены и могут
достигать нескольких метров в поперечнике.
Особенно мощно работают лавины в высочай-
высочайших горных системах, там, где они питают
ледники. За год на льду у подножия нависающих
крутых склонов скапливается принесённый лави-
лавинами слой снега толщиной в несколько десятков,
Лавины, многократно сходящие в течение года
в высокогорье, накапливают у подножия склонов
огромные толщи снега, в котором заключены обломки
горных пород. Нерастаявший лавинный снег питает
горные ледники, в которых твёрдые минеральные частицы
продолжают путешествовать вниз по долине. На снимке —
трещины в лавинном снеге в области питания одного из
ледников Западного Памира. Видны слои камней и пыли,
обрушенные вместе со снегом с нависающего склона.
иногда и более сотни метров. Если в такой снежной
толще образовались трещины, то в них видны
более тёмные прослойки из грязного снега и
отдельные каменные глыбы. Это и есть раз-
раздробленные горные породы, принесённые лавиной
и подготовленные к дальнейшему путешествию,
которое может длиться сотни и тысячи лет.
Обломки скал, упавшие на ледник вместе с
лавиной, успеют несколько раз сменить хозяина.
Сначала они будут вморожены в лёд, в который
превратился лавинный снег. Затем, когда ледник
сползёт вниз по долине и растает, он передаст
эстафету горной реке, в которой каменный
материал ещё долго будет перекатываться в воде
по дну и, в конце концов, измельчённый и
изменённый до неузнаваемости будет вынесен за
146
Внешнее силы Земли
сотни и тысячи километров от горного массива в
озеро или море. Там обломки попадут во власть
волн или осядут на дне.
Таким образом, снежные лавины находятся в
начале гигантского конвейера, созданного приро-
природой для разрушения наиболее высоких горных
хребтов и для последующего переноса образо-
образовавшихся обломков. Не обязательно должны при-
присутствовать все звенья описанной выше «транспорт-
«транспортной цепи». Путь обломков может заметно со-
сократиться, если лавина «сгружает» их непосред-
непосредственно к руслу реки, где они уносятся водным
потоком, или к берегу моря, где они сразу попадают
во власть волн.
Характер геологической деятельности лавин
таков, что они в основном выступают как раз-
разрушители. Следы их созидательной деятельности
встречаются реже. Только там, в горных ущельях,
где каменный материал, снесённый вниз лавиной,
не удаляется быстро прочь ледником или рекой,
лавины успевают — и то ненадолго — создавать
свои собственные постройки: насыпают у подножия
склонов конусы выноса и длинные «шлейфы»
обломков. Наблюдательный человек может «вы-
«вычислить» места схода лавин, проходя по горному
ущелью летом, в то время, когда «белая смерть»,
бушующая зимой, ничем о себе вроде бы не
напоминает.
ТРАГЕДИЯ В УАСКАРАНЕ
в 1970 г. в горной цепи Анд, в области У ас каран, наз-
названной так по одноимённому горному массиву,
произошла страшная катастрофа. Эта область расположе-
расположена в северной части Центрального Перу, ш долине реки
Рио-Сантос. После сотрясения, возможно вызванного
землетрясением, со склонов горы Уаскаран обрушились
огромные массы камней, льда и снега. Подобное соче-
■ тонне встречается довольно редко. Соскользнув со склона,
крутизна которого превышала 20°, стремительная лавина
из каменных и ледяных обломков с огромной скоростью,
составлявшей 300—400 км/ч, ринулась вниз по склону и
буквально в считанные секунды накрыла два небольших
городка — Юнгой и Ранрагирка. Погибло больше 20 тыс.
жителей. Под каменно-ледяной лавиной нашли себе
могилу чехословацкие альпинисты, собиравшиеся
покорить ряд вершин. Столь высокая скорость движения
обвально-лавинной массы связана, по-видимому, с тем,
что, захватывая воздух впереди себя, она двигалась как
бы на воздушной подушке, которая максимально снижало
трение. По мере продвижения вперёд, сначала по долине
реки Рио-Лленгануко, а затем реки Рио-Сентос, обвал
замедлился и постепенно превратился в грязекаменный,
или селевой, поток, который окончательно остановился в
250—270 км от места схода лавины.
ОБВАЛЫ И ОПОЛЗНИ
ОБВАЛЫ
Если ехать из Симферополя в Алушту, то сразу
же за невысоким Ангарским перевалом
открывается великолепная панорама Южного
берега Крыма. Слева виден массив горы Демерджи,
на южном выступе увенчанный причудливой
фигурой, напоминающей высеченную из камня
скульптуру (см.ст. «Выветривание. Разрушение
горных пород на поверхности земли»). Западный
склон горы Демерджи обрывистый, высотой в
несколько сотен метров, и у её подножия находится
огромный завал из каменных глыб диаметром
10—20 м и весом в сотни тонн. В конце XIX в. на
этом склоне, чуть в стороне от обрыва, располага-
располагалась деревушка Кучук-Кой. В 1894 г. в результате
землетрясения верхняя часть обрыва отделилась и
рухнула вниз, образовав беспорядочное нагромож-
нагромождение мощных каменных глыб, под которыми
оказались несколько крайних домов деревни.
После катастрофы деревню перенесли на новое
место. Сейчас она называется посёлком Лучистое,
а о старой деревне напоминают лишь остатки
садов.
30 августа 1966 г. в этом же месте вновь
произошёл мощный обвал, звук от которого
напоминал взрыв; однако нагромождения, остав-
КОГДА ГОРЫ СХОДЯТ С МЕСТА
Старинная легенда рассказывает о чуде, происшедшем в
древнем египетском городе Александрии. Знатная вдо-
вдова полюбила юношу из тайной общины христиан, которые
подвергались тогда гонениям со стороны египтян. Но юно-
юноша отверг любовь знатной женщины, и за это она решила
ему отомстить. Она уговорила правителя города, чтобы он
заставил христиан просить у своего Bora чуда: пусть гора
Адер сойдёт с места, запрудит Нил и заставит его воды пой-
пойти на поля египтян, чтобы оросить Ах и удобрить илом.
В назначенный день воины пригнали христиан к подно-
подножию горы Адер. Под угрозой смерти христиане стали горя-
горячо молиться, испрашивая у Бога чуда. И оно свершилось.
Пошёл страшный ливень, гора Адер сдвинулась с места и
запрудила Нил.
Таких «чудес», зачастую вопреки чьей-нибудь воле, в
мире происходит немало. Это оползни и обвалы. На крутых
или обрывистых склонах гор, речных долин или морских по-
побережий происходят обвалы — отрываются и падают огром-
огромные массы горных пород. Причиной этого явления часто бы-
бывают подземные и поверхностные воды, выветривание и всё
прочее, что ослабляет силы сцепления частичек пород меж-
между собой.
В отличие от обвалов оползни сходят с менее крутых
склонов и двигаются плавно, медленно, часто незаметно
для глаз. Причина оползней — вода, просочившаяся по
трещинам и порам в глубь пород и ведущая там свою
разрушительную работу. Она пропитывает рыхлые
отложения, увлажняет глины. Такой увлажнённый слой
играет роль шсмазки» между пластами горных пород. Когда
происходит разрыв между частями слоя, оторвавшаяся
масса начинает вплыть» вниз по уклону пластов.
147
Энциклопедия для детей
КАМЕННЫЙ ДРАКОН НЕСЁТ
РАЗРУШЕНИЯ И ГИБЕЛЬ
По поверьям древних киргизов, Земля покоится на
рогах огромного быка. Когда он устаёт её нести, то
начинает перебрасывать с одного рога на другой — от
этого она и трясётся. В сибирских сказаниях быка
заменяет лось, в Японии — рыба, в Индии — слон, а у
некоторых народов — дракон. Большая часть
«держателей» Земли обычно ведёт себя вполне мирно.
Но временами они разъяряются так, что творят нечто
невообразимое. Ну действительно, кто, кроме
подземных великанов, в представлении людей древности
мог изрыгать из-под земли пламя, выбрасывать вверх
воду и камни, колебать и разрывать землю, передвигать
горы? Теперь-то, вооружившись научными знаниями, все
эти явления можно легко объяснить действием
землетрясений. Однако до сих пор многие процессы,
происходящие в глубине Земли, где землетрясения за-
зарождаются, пока ещё недостаточно изучены. Зато теперь
хорошо известно, что случается при сейсмических
толчках на поверхности. При сильных землетрясениях,
особенно в горах, подземная стихия приходит в такое
волнение, что впору говорить: «Пробуждается дракон».
Образно так называют молниеносные перемещения
крупных каменных масс со склонов гор в долины. Это об-
обвалы, оползни, селевые потоки, снежно-каменные
лавины, спусковым механизмом для которых нередко
оказываются землетрясения.
Получается, что не дракон порождает землетрясение,
а, наоборот, землетрясение может пробудить «дракона».
Сильные землетрясения в 9 баллов и более неизбежно
сопровождаются выходом каменных «драконов» наружу.
Каменные или даже грунтовые массы, начиная движение
шиеся от прежнего обвала, задержали каменную
лавину. Обвал был столь сильным, что сейсмичес-
сейсмические станции зарегистрировали его как местное
землетрясение.
А в горах Памира находится узкое и длинное
(около 80 км) Сарезское озеро с зеленоватой
прозрачной водой. Озеро расположено в круто-
крутостенной долине, склоны которой как бы стиски-
стискивают его с двух сторон. Образовалось это красивое
озеро в 1911 г., когда более 7 млрд т горных пород
рухнули со склонов и грандиозной плотиной
перегородили реку Мургаб. Через несколько лет
возникло высокогорное озеро. Скорее всего ги-
гигантский обвал был вызван землетрясением,
которые на Памире случаются очень часто.
В истории известны обвалы, приводившие к
большим человеческим жертвам. Так, в 1608 г. в
Альпах обвалилась часть горы Монте-Конто, и в
мгновение ока более 2 тыс. жителей деревни Плюр
оказались погребёнными в своих домах под массой
камней и грунта. Точно так же на Апеннинском
полуострове под каменной лавиной исчез в VI в.
городок Велейя со всеми его жителями, когда
обвал произошёл на склонах горы Ровинаццо. И
таких примеров можно привести много. Обвалы в
горах — это хоть и обычное явление, но всегда
грозное, нередко приводящее к катастрофам.
Почему же возникают обвалы? Почему горные
породы, слагающие, казалось бы, монолитный и
прочный массив, вдруг рассыпаются, как куча
148
Внешние силы Земли
камней? Многие столетия обвалы объясняли тем,
что Бог карает людей за их грехи, обрушивая на
них горы камней. Только недавно, в XIX в., стало
понятно, какие особенности рельефа и горных
пород способствуют возникновению обвалов. Во-
первых, для этого необходим горный, сильно
расчленённый рельеф, причём с крутыми, нередко
обрывистыми склонами. Во-вторых, породы долж-
должны быть разбиты трещинами, возникшими в
результате действия либо эндогенных (т.е. текто-
тектонических) сил, либо экзогенных, например вы-
выветривания. Иными словами, горный массив или
его часть должны находиться в неустойчивом
состоянии, при котором достаточно небольшого
толчка или сотрясения, чтобы куски и глыбы
породы рухнули вниз.
Связи между отдельными блоками пород стано-
становятся особенно непрочными во время сильных
дождей и весной, когда в горах тает снег.
Замёрзшая вода в зимнее время играет роль
скрепляющего цемента, не давая уже разобщён-
разобщённым глыбам породы разъединиться. После того как
лёд в трещинах растает, отдельные блоки в
каком-нибудь скальном массиве уже еле держатся,
и достаточно любого, даже самого незначительного
воздействия на них, чтобы они рухнули вниз со
склона или обрыва. Поэтому весна — это время
обвалов в горах, так же как и период летних
ливней. Кто работал на Кавказе, знает, что после
сильных грозовых дождей на дорогу, вьющуюся
внезапно н перемещаясь с огромной скоростью (до
сотен километров в час), создают перед собой ударную
воздушную волну и уничтожают всё на своём пути. Они
засыпают земельные угодья, перегораживают реки,
погребают целые деревни вместе с жителями и скотом.
«Тело» такого * дракона» может достигать сотен
миллионов кубометров в объёме. Это огромные горы
камня, щебня, глыб и грунта.
Гигантские «драконы», разбуженные от спячки
сильнейшими землетрясениями, в густонаселённых
местностях могут принести значительный ущерб и
поглотить больше людей, чем само землетрясение. Так,
при землетрясении 1949 г. в Таджикистане колоссальная
грязекаменная лавина засыпала часть районного центра
Хаит вместе с обитателями. Никакие бульдозеры и экска-
экскаваторы не смогли потом откопать людей. В результате
погибло около 1S тыс. человек.
Самое большое число жертв в XX в. or оползней,
возникших в результате землетрясений, ложится на
совесть китайского «дракона». В 1920 г., разъярившись в
центре Северного Китая, где холмогорья покрыты
рыхлыми лёссовыми породами, землетрясение погубило
свыше 200 тыс. людей, причём половина погибла под
оползнями.
Сделать такую клетку, чтобы запереть в неё * драко-
дракона», не удавалось и не удастся. Но обезвредить его
можно. Для этого прежде всего необходимо установить
места, где он «выскакивает», и изучить коварные повадки
этого неприручаемого чудовища.
Обвал, сошедший со склона, перегородил горную дорогу.
149
Энциклопедия для детей
высоко в горах по склонам уще-
ущелий, может где-нибудь обвалиться
часть склона, перегородив её.
Можно ли бороться с обвалами? Да, можно, но
не со всякими и не везде. Железная дорога
Туапсе — Сухуми идёт по самой береговой кромке
Чёрного моря. С одной стороны ей угрожают
штормовые волны, и приходится укреплять на-
насыпь железобетонными «ежами», кубами, блока-
блоками, предохраняющими её от размыва. С другой
стороны над железнодорожной колеёй нависают
обрывы. Спасаться от обвалов помогают высокие
каменные стенки, которые останавливают глыбы
камней, падающие со склона. Так же в горах
защищают и автомобильные дороги. Но, конечно,
это предохраняет только от небольших обвалов.
Несколько тысячелетий назад во время сильнейшего
землетрясения от одного из гребней в горах Западного
Тянь-Шаня откололся огромный скальный массив
(дальний план). Он перегородил соседнее ущелье,
и выше по течению образовалось одно из красивейших
горных озёр — Сарычелек (средний план).
Если же где-то нависают скалы, то предот-
предотвратить их обвал можно только одним способом:
постепенно, по частям обрушить их, закладывая
динамитные заряды малой мощности. Гораздо
реже предпочитают укреплять скалы, грозящие
обвалиться, опоясывающими стальными обруча-
обручами, заливая трещины цементом и т.д. Если обвалы
угрожают посёлкам, людей эвакуируют, а посёлок
переносят в безопасное место.
ОПОЛЗНИ
Весной 1994 г. бедствие обрушилось на Киргизию.
После необычно снежной зимы во многих районах
произошли огромные оползни. Ими разрушены
сотни домов, при этом были человеческие жертвы.
Создалась угроза хранилищам радиоактивных от-
отходов, которые также могли быть разрушены
оползшими массами пород. Сошли оползни и в
Узбекистане, причинив такие же бедствия. Что же
такое оползень и чем он отличается от обвала?
Прежде всего — скоростью процесса. Обвал — это
почти мгновенное событие (происходящее в тече-
течение секунд), тогда как оползни движутся гораздо
медленнее (например, несколько метров в сутки),
но могут происходить и быстро — со скоростью
сотен метров в минуту, как и было в Киргизии.
Оползни возникают в тех случаях, когда
потеряна устойчивость грунтов или горных пород
на склонах; когда.на склоне залегают глинистые
породы, служащие своеобразной смазкой, особенно
если они сильно увлажнены. В этом случае
уменьшаются силы сцепления между мельчай-
мельчайшими частицами глины, и массивы глинистых
пород теряют прочность. Поэтому, так же как и
обвалы, оползни особенно энергично развиваются
весной или во время летних дождей, а на берегах
морей — после сильных штормов, когда волны
подрезают берег.
В России оползни довольно часто происходят в
Поволжье — в Саратовской области, в районе
Волгограда; на берегах Дона, Цимлянского водо-
водохранилища, в долине Кубани, во многих районах
Сибири.
Южный берег Крыма — это почти сплошные
оползневые массивы, ежегодно «ломающие» шос-
шоссейные дороги, угрожающие жилым домам и
промышленным сооружениям. В горах Средней
Азии риск схода оползней есть практически везде.
Иногда оползни происходят внезапно. Вдруг
часть склона с изумрудной весенней травой
покрывается серповидными трещинами, и огром-
огромная масса, отделившись от склона, начинает
двигаться вниз. Нередко скорость движения очень
велика — 10 м/с и более. И на месте такого яркого
травяного ковра образуется бурая рваная «ра-
«рана» — глубокая впадина с отвесными стенками, а
внизу, у подножия склона, — сползшая из неё
хаотическая масса грунта. В нижней части склона
Обвал в горах.
150
Внешние силы Земли
Энциклопедия для детей
оползень сдавливает грунт и образует своеобразные
напорные валы.
Процесс оползания — это скольжение массы
горных пород по какой-то поверхности. Поэтому у
любого оползня всегда выделяют оползневое тело,
которое двигается, и поверхность скольжения, по
которой оно двигается. Последняя обычно имеет
«Живые» осыпи на склонах гор
Западного Тянь-Шаня.
вогнутую форму. Фронтальная
(передняя) часть оползня смина-
сминается в складки, в ней образуются
напорные бугры и валы, а ты-
тыловая часть, соскользнувшая и
оторвавшаяся от склона, обна-
обнажает, как правило, вертикальную
стенку, так называемый над-
оползневый уступ. Простые
оползни, которые вызваны одно-
однократным скольжением массы по-
пород, наблюдаются редко. Чаще
всего оползневые массивы форми-
формируются длительное время, и в их
пределах процесс оползания пов-
повторяется неоднократно, в резуль-
результате чего возникают бугристые
сложные склоны, как, например,
на Воробьёвых горах около Мос-
Московского государственного университета им.
М.В. Ломоносова. Крутой склон, обращенный к
Москве-реке, имеет неровный, бугристый рельеф,
образовавшийся в результате неоднократного спол-
сползания его верхней части.
Для того чтобы образовался оползень, необ-
необходимо несколько условий, но главное из них —
152
Внешние силы Земли
''";• ':■■. ;<" Оползни крупных глыб известняков
на Южном берегу Крыма у Ласточкина гнезда.
наличие воды. Проникая в глубь горных пород,
особенно глинистых, она заполняет поры между
частицами, уменьшает сцепление этих частиц и
увеличивает вес породы.
Если там, где залегают глинистые породы,
имеется хотя бы небольшой уклон или существует
крутой откос, то набухшие породы под действием
силы тяжести придут в движение и поползут.
Точно так же на глинистые породы воздействуют
и подземные воды. Иногда они, вымывая рыхлые
отложения в таких породах, например пески,
приводят к неустойчивости толщи пород, распо-
расположенных выше, и эти породы оползают. При-
Примерно так образуются оползни в районе Волгогра-
Волгограда, особенно весной, когда в реке поднимается
уровень воды. Тогда вода накапливается в слое
песка, наклонённом к берегу и лежащем на
глинистой толще. Когда уровень паводковых вод
уменьшается, вода уходит и из песчаного пласта,
унося с собой частицы песка, в совокупности
составляющие многие тысячи тонн. После этого
сцепление лежащей выше толщи глин с пластом
песка уменьшается, и глины ползут в Волгу.
Оползни нередко развиваются также вдоль
морских побережий под воздействием прибоев,
рек, впадающих в море, выходов подземных вод.
Очень характерно быстрое изменение очертаний
берегов вновь созданных обширных водохранилищ
и развитие в их уступах оползней.
Что же следует делать, чтобы предотвратить
возникновение оползня или остановить его уже
начавшееся движение? Для этого успешно исполь-
используются различные способы.
Самое главное в предупреждении оползней —
не нарушать естественных условий равновесия,
сложившихся за сотни лет в конкретном месте. Не
надо уничтожать растительность; прокладывать
Оползни в Крыму.
153
Энциклопедия для детей
дороги на опасных склонах, тем самым
подрезая их; рыть канавы, котлованы
и т.д. Как только природное равно-
равновесие нарушено, резко увеличивается опасность
возникновения оползней.
Если оползень уже начал двигаться, необходимо
отвести от него воду, для чего создаются спе-
специальные канавы, валы и другие дренажные
сооружения. Можно делать и подземные водо-
водостоки, которые также отведут воду, циркули-
циркулирующую в породах на некоторой глубине. Иногда
оползневое тело, как гвоздями, «прибивают» к
склону большими бетонными сваями-шпильками,
закрепляя его.
Можно также уменьшить крутизну опасного
склона, срезав его верхнюю часть, а можно и
заморозить грунт. Срезать грунт предпочитают не
бульдозерами, а мощной струёй воды из гидро-
гидромониторов. Иногда в теле оползня сооружают
штольню и зажигают там какое-либо горючее
вещество. Тогда от жара глина высыхает, стано-
становится прочной и создаётся жёсткий барьер,
предотвращающий оползание. Борьба с оползня-
оползнями — это важнейшая задача инженеров-геологов.
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
Наверное, каждому человеку приходилось
видеть это маленькое чудо: выбивающийся
из земли или трещины в скале родник. Как
приятно в жаркий день усталому путнику утолить
жажду пригоршней хрустально чистой и необык-
необыкновенно вкусной родниковой воды. Откуда же она
взялась? В каких тайниках Земли хранится этот
нескончаемый запас бесцветной прозрачной влаги?
Родники питает влага земных недр. Все воды,
которые находятся у нас под ногами, а точнее в
толще горных пород, получили название подзем-
подземных. Точно определить количество подземных вод
невозможно. По приблизительным подсчётам их
всего в три раза меньше, чем воды в Мировом
океане.
Где же содержится такое огромное количество
воды? Чтобы ответить на этот вопрос, надо иметь
некоторое представление о строении горных пород.
К *
Источник в горах, дающий начало маленькому ручью.
154
Внешние силы Земли
Некоторые из них, например песчаники, имеют
много пустот (пор). Эти пустоты связаны между
собой и образуют систему тончайших каналов, как
в губке. В этих «губках» и находится часть
подземных вод. Кроме того, подземные воды могут
заполнять трещины в плотных горных породах.
Скапливаясь в пористых или трещиноватых поро-
породах, вода образует целые подземные «залежи»,
которые называются водоносными горизонтами.
Там подземные воды могут свободно передви-
передвигаться.
Породы с очень мелкими порами (глины) или
практически не имеющие трещин являются пре-
препятствием для передвижения воды. Они назы-
называются водоупорами.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Уже древние греки догадывались, откуда берутся
подземные воды. Древнегреческий учёный Аристо-
Аристотель (IV в. до н.э.) считал, что они образуются в
пещерах из охлаждающегося воздуха и отражают
состав пород. «Каковы породы, таковы и воды», —
КАК БЫСТРО «ТАЕТ» СУША
Подземные воды постоянно растворяют горные породы,
из которых состоит земная кора. Из-за этого суша
понижается на 1 см каждые 2 тыс. лет.
писал он. Римский архитектор и инженер Витру-
вий (I в. до н.э.) объяснял появление воды в
источниках и колодцах просачиванием дождевых
и талых вод.
Вода в природе, как известно, постоянно
движется, находится в гигантском круговороте.
Превращаясь в пар, она поднимается вверх,
образует облака и тучи. Потом вода возвращается
назад с дождём, снегом и градом. У атмосферных
осадков на суше «судьба» разная. Все они делятся
на четыре неравные части. Одна часть стекает в
различные водоёмы, вторая — сразу испаряется,
Колодезная вода, которую мы издавна используем, — это тоже подземная вода.
155
Энциклопедия для детей
третья — «выпивается» растениями и
животными (правда, на долю жи-
животных воды приходится ничтожно
малое количество). А вот четвёртая — просачи-
просачивается вниз и попадает в пористые или трещино-
трещиноватые горные породы. На первый взгляд кажется
очевидным, что чем больше выпадает атмосферных
осадков, тем больше воды будет просачиваться
вглубь. Но это не так. Объём просочившейся влаги
определяется не только количеством выпадающих
осадков, но и тем, сколько воды испарится,
сколько успеют «выпить» растения и как быстро
будет стекать вода в ближайшие водоёмы. Чем
круче будут склоны и чем меньше будет прони-
проницаемость пород — т.е. их способность пропускать
через себя воду, — тем больше её стечёт в реки.
Растительность тоже может быть разной и ме-
меняться из года в год и от сезона к сезону. Наконец,
испарение влаги тоже бывает очень различным,
т.к. определяется направлением и скоростью
ветра, давлением, температурой и влажностью
воздуха. А это очень непостоянные величины.
Поэтому вода просачивается в горные породы очень
неравномерно. Ее количество меняется во времени
даже в одном и том же месте. При затяжном
обложном дожде на глубину проникает больше
влаги, чем при сильном, но непродолжительном
ливне. Ведь в последнем случае резко возрастает
доля поверхностного стока, особенно на слабо-
слабопроницаемых породах.
Атмосферные осадки — не единственный источ-
источник подземной влаги. Капельно-жидкая влага в
толще горных пород может появляться, кон-
конденсируясь из влажного воздуха, в пустотах
горных пород.
Скважина 1
Скважина 2
о
О ° о ° о ВОДЬ1 °*
сэ Межпластовые
ады г
Водоупорные породы
Водопроницаемые пески
Водоносные пески и галечники
ГДЕ БРАТЬ ВОДУ ЗИМОЙ?
Зимой в зоне вечной мерзлоты замерзают все
водоёмы. Остаётся единственный источник —
подземные воды. Например, в Якутске их добывают с
глубины в несколько сотен метров.
Подземные воды в слоистом массиве горных пород.
156
Пополнение подземных вод происходит и из
недр нашей планеты. Вода, выходящая из глубин
Земли, называется ювенилъной (от лат. juveni-
lis — «юный», «девственный»). Она образуется
непосредственно из водорода и кислорода, выделя-
выделяющихся из магмы. Ювенильные воды появляются
во время вулканических извержений и выли-
выливаются проливными дождями из облаков вокруг
извергающегося вулкана. Большинство иссле-
исследователей считают, что гидросфера Земли — это
продукт «дыхания» мантии.
КАКИМИ БЫВАЮТ
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
Подземные и поверхностные воды находятся в
постоянном обмене и взаимодействии между собой.
Количество, подвижность и даже свойства воды,
находящейся в разных горных породах и на разной
глубине, неодинаковы. Представьте, что неболь-
небольшой ручей завалили камнями так, что сверху воды
не стало видно. Но ручей не исчезнет — он будет
течь между камнями, как будто их и нет вовсе.
Очень часто вода ведёт себя точно так же и в толще
пород. Циркулирующая по ним подземная вода
называется свободной. Свободно может передви-
передвигаться по порам и водяной пар. Однако существует
также и вода, удерживаемая разными силами во-
вокруг частиц горной породы и неспособная к неза-
независимому течению по порам и трещинам внутри
неё. Она называется связанной водой. Особенно
много её бывает в глинах и торфах. По своим
свойствам связанная вода отличается от свобод-
свободной — у неё немного больше плотность, выше
температура кипения и ниже точка замерзания.
Общее содержание свободной и связанной воды
в горной породе называется влажностью. Её
можно определить, высушив кусочек породы при
температуре немного выше 100° С; разница в весе
между исходной и высушенной породой и будет её
влажностью.
Подземные воды пребывают в непрерывном
движении. Они текут подобно рекам по Земле — с
возвышенных мест к понижениям, где вода иногда
выходит в виде источников.
Вы, конечно, обращали внимание, что в разных
местах глубина колодцев неодинакова. Иногда
опустишь ведро на 1,5 м — вот уже и вода. Иногда,
чтобы достать воду, мало и десятиметровой
Внешние силы Земли
ГОРЯЧЕЕ ОЗЕРО ПОД
ПАРИЖЕМ
Под французской столицей на глубине 1800 м находится
подземное озеро с горячей водой. Его площадь около
5 тыс. км2. Уже сейчас в Париже много домов отапли-
отапливается подземными водами. Планируется увеличить их
число.
верёвки. До изобретения буровой установки колод-
колодцы в Средней Азии копали вручную на десятки и
даже на сотни метров. Вычерпывая воду, колодец
можно осушить. Но вот проходит немного времени,
и он снова наполняется: вода поднимается до
прежнего уровня.
Здесь речь идёт о самом верхнем слое подземных
вод, который получил название уровня грунтовых
вод. Проникая в почву, вода движется вглубь
только до первого водоупора. Над ним вода
скапливается. Так образуются грунтовые воды.
Уровень воды в колодце показывает их верхний
уровень. Глубина и мощность (толщина слоя)
грунтовых вод зависят от геологического строения
территории, рельефа и климата.
Если грунтовые воды подходят к самой поверх-
поверхности, а это часто бывает на равнинах с холодным
и влажным климатом, то территория заболачи-
заболачивается. Так могут образовываться и небольшие
болотца, и непроходимые топи, которые тянутся
на сотни километров (например, в Западной
Сибири).
Если грунтовые воды находятся глубоко, то
появляется так называемая зона аэрации, не
содержащая влаги. Её мощность изменяется от
нескольких метров и даже сантиметров на равни-
равнинах до 200 м и более в горах между глубокими
ущельями.
Проделайте такой опыт. Опустите тонкую
трубочку (например, белую пластмассовую соло-
соломинку для коктейля) в стакан с окрашенной
чернилами или краской водой. Уровень воды в
соломинке будет выше уровня воды в стакане. Это
физическое явление называется капиллярным
| поднятием. Чем уже трубка, тем выше подни-
' мается вода.
I В природе происходит то же самое. Микроско-
I пические поры и трещинки сообщаются между
I собой и образуют целую сеть тонких (менее 1 мм)
извилистых каналов — капилляров. По ним вода
поднимается к поверхности. Высота такого капил-
капиллярного поднятия неодинакова. Например, в
песках она может достигать 120—130 см, а в
глинистых грунтах — нескольких метров. В
результате в зоне, близкой к поверхности Земли,
формируются воды капиллярной каймы, подняв-
поднявшиеся над грунтовыми водами. Эти воды —
большое подспорье для растений, особенно для тех,
которые не могут своими корнями добраться до
грунтовых вод.
Куда исчезает дождевая или сне-
снеговая вода, которая выпадает в горах
на голые скалы из очень прочных и
плотных пород, таких, как известняки и граниты?
Часть влаги всё же просачивается по трещинам
разной ширины и глубины. По ним движутся
подземные воды, которые называют трещинными.
Породы, в которых больше всего трещин,
залегают неглубоко. С увеличением глубины их
водопроницаемость постепенно снижается, причём
особенно резко — начиная примерно с 10—15 м.
Водоупором в этих случаях служат менее тре-
трещиноватые скальные породы. Трещины на глубине
часто заполнены рыхлым глинистым веществом,
что заметно снижает их водопроницаемость.
Подземные воды в сильно раздробленных
породах — в зонах тектонических нарушений —
называются трещинно-жильными. Когда река или
ручей пересекают такую зону, вода словно про-
проваливается под землю. В обратном направлении по
зонам тектонических нарушений могут поступать
ювенильные воды из недр Земли.
ПРИРОДНЫЕ
ФОНТАНЫ
Если подземные воды ограничены сверху и снизу
пластами водоупорных пород, то они оказываются
зажатыми между ними и часто находятся под
давлением. Стоит пробурить скважину сквозь
верхний водоупорный пласт, и вода поднимется по
ней на некоторую высоту выше кровли водоносного
горизонта или будет фонтанировать над землёй.
Такие воды называются напорными. Количество
расположенных друг над другом водоносных гори-
горизонтов может быть различно. Например, в долине
итальянской реки По существует пять таких гори-
горизонтов, а в Северной Америке в районе города
Батон-Руж (США, штат Луизиана) обнаружено 14
водоносных пластов мощностью от 1,5 до 58 м.
ПЕРВАЯ ВОДА
ИЗ ГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ
Побычв подземных вод, гак же как и их разведка,
М^проводится с помощью буровых скважин. Первая глу-
глубокая скважина была пробурена в пригороде Парижа
Гренеле в 1840 г. Семь лет продолжалось бурение. И вот
с глубины 506 м хлынула пресная вода. Её фонтан
взметнулся ввысь на 33 м. Инженер-механик Мюло,
который руководил бурением, был награждён орденом
Почётного Легиона. Через несколько лет в 3,5 км от
первой скважины, в Посси, была пробурена вторая сква-
скважина на глубину 720 м.
/ Сейчас скважины бурят намного быстрее и на
большую глубину. Глубина эксплуатационных скважин
обычно составляет 100—200 м, но при необходимости
может достигать 2000 м (например, в США, Австралии).
157
Энциклопедия для детей
Схематическое изображение артезианского бассейна:
1 — уровень грунтовых вод; ,
2, 4 — водоносные пласты;
3, 5 — водоупорные власты;
6 — место инфильтрации (просачивания);
7 — уровень напорных вод;
8— артезианская скважина или колодец.
ИЗ
РУДЫ
«КУЛИНАРНОЙ КНИГИ»
Среди имён минералов и горных пород встречаются
порой почти кулинарные названия, хотя в кулинарии их,
конечно, не используют.
Глубоко в недрах течёт подземная вода, в которой
растворено немало минеральных веществ. Когда вода
просачивается через известняки, в ней больше всего
карбоната кальция. Выходя на поверхность, известковый
раствор попадает в область пониженного давления. В этих
условиях часть карбоната кальция выпадает в осадок, об-
образуя каменные занавесы, а также сталактиты и сталагмиты
(минеральные образования, свешивающиеся с потолка
пещер в виде сосулек и вырастающие на дне пещер в виде
столбов). Иногда карбонат кальция в виде муки покрывает
стены и пол пещер. Его так и называют — «горная мука».
Если частички карбоната взвешены в воде, получается
«лунное» или «горное молоко».
В пещерах встречаются причудливые скопления карбо-
карбоната кальция, похожие на виноградные гроздья, —
«каменный виноград». Там же можно найти возникшие
подобным образом «гороховые» и «икряные камни».
В некоторых месторождениях железных руд накапли-
накапливаются мелкие чешуйки кристаллов гематита. Пропитанные
водой скопления этих чешуек в виде кашеобразной массы
известны под названием «железной сметаны».
«Шоколадной рудой» назвали смесь никелевой руды с
водными гидроксидами железа. Она найдена на Урале, на
острове Новая Каледония и в других местах. Есть в мире
камня и свои «жиры». Самый распространённый среди
них — «жировик». Так называют плотные скопления талька
со скользкой, словно покрытой жиром, поверхностью.
При вогнутой форме залегания чередующихся
водонепроницаемых и водопроницаемых пластов,
куда вода поступает в места, лежащие высоко над
водонепроницаемой кровлей, давление, возника-
возникающее в наиболее низкой части такого подземного
резервуара, оказывается настолько высоким, что
не нужно никакой водонапорной башни! Роль этой
башни выполняют высоко расположенные части
водоносных пластов. Если пробурить водонепро-
водонепроницаемую кровлю, то напорная вода по скважине
или по колодцу поднимется выше уровня земли и
будет фонтанировать. Такую воду называют арте-
артезианской (от Artesium — латинское название
провинции Артуа во Франции, где впервые в мире
была обнаружена самоизливающаяся вода). Под-
Подземные вместилища такой воды получили наз-
название артезианских бассейнов. Представьте, что в
отрезок резинового шланга с изогнутыми кверху
концами — в виде буквы «U» — залили воду. Если
теперь проткнуть шланг в нижней точке, то вода
будет бить из него вверх; вот так «работают» и
водоносные пласты в артезианских бассейнах. Они
распространены по всему земному шару и не
ограничены определёнными типами горных пород.
Один из величайших артезианских бассейнов
Северной Америки расположен в штате Дакота.
Мощность скважин достигает 200 л в секунду, а
высота подъёма воды над поверхностью земли —
70—100 м. В Московском артезианском бассейне
три напорных водоносных горизонта расположены
в известняках, разделённых водоупорными гли-
глинами. Напорные воды есть также и в отложениях
девонского периода, где на глубинах от 300 до
600 м заключена московская минеральная вода.
ПОДЗЕМНЫЕ
СТРОИТЕЛИ
Подземные воды не только путешествуют по пусто-
пустотам и трещинам земной коры, но и перестраивают
свои пути. Часть горных пород вода растворяет
довольно быстро. Это карбонатные породы (извест-
(известняки — СаСОз, доломиты — CaMg(CO3J), сульфат-
сульфатные (гипс — CaSO4 • 2НгО, ангидрит — CaSO4) и
хлоридные (каменная соль (галит) NaCl и силь-
сильвин — КС1). Растворение пород идёт избирательно:
водой выносятся наиболее легко растворимые
вещества.
По мелким трещинкам вода проникает в глубь
пород и растворяет их. Проходят тысячи и даже
миллионы лет, и в толще пород образуются пещеры
и лабиринты соединяющих их проходов, по
которым текут подземные реки. Это явление
природы получило название карст по имени
известнякового плато Карст, расположенного на
северо-западе Балканского полуострова (недалеко
от города Триест), где впервые были изучены
пещеры и подземные реки.
В зависимости от состава растворимых пород
различают соляной карст, гипсовый и карбо-
карбонатный, или известняковый.
158
Внешние силы Земли
Иногда вода, постепенно размывая верти-
вертикальные трещины, образует глубочайшие колод-
колодцы — пропасти. Они достигают сотен метров в
глубину и обычно связаны с подземными пещера-
пещерами. Глубочайшая пропасть мира — Жан-Бернар
A410 м) в Савойских Альпах (Франция). Пропасть
Пьер-Сен-Мартен расположена на границе Фран-
Франции и Испании в Пиренеях. Основная её часть
представляет собой отвесную шахту, которая через
270 м переходит в свод огромной полости, а затем
раздваивается: в одну сторону пропасть продолжа-
продолжается по вертикали до глубины 1350 м, а в другую —
открывается наклонная система галерей, залов и
подземных колодцев, протягивающаяся в общей
сложности на 32,6 км. В Пиренеях есть карстовые
пропасти глубже 900 м. Почти так же глубока
пропасть Снежная на Кавказе (Бзыбский хре-
хребет) — 1320 м. Широко известны многочисленные
карстовые пропасти глубиной 200—500 м в Горном
Крыму (на Ай-Петри, Карабияйле, Чатырдаге).
Карстовые пещеры, залы и различные каналы
образуются вдоль наиболее крупных трещин, по
которым движутся подземные воды. Во многих
пещерах существуют подземные озёра и реки.
Реки, встречая на своём пути растворимые
(карстующиеся) горные породы, исчезают, проте-
протекая некоторое расстояние под землёй, а затем
вновь выходят на поверхность. Это иногда отража-
отражается в их названиях. На юге штата Индиана (США)
воды Лост-Ривер («Потерянной реки») исчезают в
пещерах. Над её подземным течением сохранилось
прежнее извилистое русло, где вода появляется
только после сильных дождей, когда подземные
туннели не вмещают весь мощный поток.
Вода не просто строит подземные пещеры и
лабиринты. Она ещё и украшает их сталактитами
и сталагмитами. Как же вода создаёт эти каменные
скульптуры?
Известняк состоит из углекислого кальция
(СаСОз), который вообще-то очень плохо раство-
растворяется в воде. Однако если вода содержит
углекислый газ, а его много в тех водах, которые
проникают по трещинам сверху, то он вступает в
химическую реакцию и образует двууглекислый
кальций:
СаСОз + СО2 + Н2О = Са(НСОз)г.
Двууглекислый кальций растворяется в воде
гораздо лучше. В растворённом виде он путе-
путешествует с водой по трещинам, пока не попадает в
пещеру. Поскольку это соединение неустойчиво,
здесь оно разлагается обратно на воду, углекислый
газ и малорастворимый карбонат кальция. Капли,
падая с потолка пещеры, строят причудливые
колонны и разнообразные скульптуры. Из капель,
просочившихся с потолка пещер, как сосульки,
нарастают вниз сталактиты. Из капель, па-
падающих на пол пещеры, снизу постепенно растут
столбики — сталагмиты. Иногда эти формы
срастаются друг с другом в единые колонны,
которые могут достигать нескольких метров в
диаметре. Украшенные сталактитами и сталагми-
сталагмитами пещеры бывают похожи на роскошные
Одна из самых
красивых пещер
в мире —
Демьяновская
пещера
Свободы
в Словакии.
Различные
формы
сталактитов
и сталагмитов.
Карстовая воронка — вход в царство подземных пустот,
которые образовала вода, растворяющая горные
породы. После дождей уровень ещё высок, но с каждым
днём вода убывает, обнажая дно воронки. Вскоре
осушится пропасть, уходящая далеко вниз между
пластами гипсоносных пород. Плато Шаков (Таджикистан).
159
Энциклопедия для детей
дворцы и храмы со скульптурами
удивительных животных и растений.
Это сказочные подземные города и
сады со своими обитателями. Да, не удивляйтесь:
в этих таинственных, вечно погружённых во мрак
пещерах и галереях есть своя жизнь. Там обитают
не встречающиеся более нигде растения и
животные.
Крупная карстовая пещера представляет собой
грандиозный многоэтажный лабиринт. Вспомните
описание пещеры из «Приключений Тома Сойера»
американского писателя Марка Твена, в которой
прятался индеец Джо: «...Пещера Мак-Дугала
была не что иное, как обширный лабиринт
извилистых и кривых коридоров, сходившихся и
снова расходившихся, но не имевших выхода.
Говорили, что в этой путанице трещин, расселин и
пропастей можно было бродить дни и ночи и все
же не найти выхода, можно было спускаться всё
глубже и глубже и всюду находить одно и то же —
лабиринт под лабиринтом, и не было им конца. Ни
один человек не мог похвалиться, что „знает"
пещеру. Узнать её было невозможно».
Эта сталактитовая пещера, известная теперь
как пещера Марка Твена, существует на самом
деле. Она находится в штате Миссури (США), на
правом берегу Миссисипи выше её слияния с
Миссури, километрах в трёх южнее городка
Ганнибал. Пещера электрифицирована. Её длина
3,4 км. Всего на территории Северной Америки
известно более 40 карстовых пещер длиннее 10 км.
Среди них есть несколько всемирно известных. У
подножия Гвадалупских гор, на юге штата
Нью-Мексико, на окраине полупустынного плато
"... ■'.. Здание лифта с трёхэтажной ... .»
ч "''смотровой башней, 4406 футов
'■'"■'>■■-.. < A344 м) над уровнем моря ^^
Проход в закусочную
к лифтам и левому
тоннелю
Туннель сквозняка
в двойном проходе
с утомительным подъёмом
по груде каменных глыб
Вход в нижнюю пещеру,
использованный экспедицией
Национального географического
общества в 1942 г.
Блок-диаграмма Карлсбадской пещеры в штате Нью-Мексико (США):
1 — пещера Летучих мышей; 2 — естественный вход; 3 — Аудитория; 4 — Источник Дьявола; 5 — Рот кита;
6 — естественный мост; 7 — Логово Дьявола; 8 — Американский орёл; 9 — Дитя гиппопотама; 10 — Три
маленькие обезьяны; 11 — Айсберг; 12 — Статуя, закрытая покрывалом; 13 — Комната Нью-Мексико;
14 — Комната Зелёного озера; 15 — Замёрзший водопад; 16 — Верёвка королевского колокола;
17 — Спальня королевы; 18 — Комната индейского ребёнка; 19 — Занавес королевы; 20 — Крушение
надежд влюблённых; 21 — Дворец короля; 22 — Застенчивый слон; 23 — Холм аппетита; 24 — Склад костей;
25 — Комната Купол; 26 — Клюв голубя; 27 — туннель Седой Джим; 28— Зал великанов; 29 — Сдвоенные купола;
30 — Купол Гигант; 31 — Скала веков; 32 — Волшебная страна; 33 — Бездонная яма; 34 — Гипсовые постели;
35 — Комната Кристального источника; 36 — Храм Солнца; 37 — Санта-Клаус; 38— Грудь Венеры; 39 — Низшая
пещера; 40 — Место окончания прыжков; 41 — Статуя Свободы; 42 — Столб Тотем; 43 — Зеркальное озеро.
160
внешние силы Земли
находится знаменитая Карлсбадская пещера, от-
отличающаяся не только своей длиной C3 км), но и
глубиной C13 м), и в особенности громадными
размерами отдельных залов (до 610 м). Ходы и
залы пещеры расположены в несколько этажей.
Залы имеют собственные громкие имена: Комната
Зелёного озера, Зал великанов, Комната Крис-
Кристального источника, Храм Солнца, Склад костей.
Считают, что пещера открыта в 1901 г., хотя в неё,
по-видимому, спускались ещё в XIX в. Она была
обнаружена по туче круживших над её входом
летучих мышей. Сейчас пещера посещается много-
многочисленными туристами, электрифицирована, даже
оборудована лифтами и закусочными.
В США, в штате Кентукки, находится и самая
длинная в мире пещера, именуемая Флинт-Ма-
Флинт-Мамонтова. Суммарная протяжённость системы её
залов и переходов — 341,1 км. Состоит она из двух
пещер, история которых такова. Мамонтова пеще-
пещера была обнаружена в 1809 г. охотником,
преследовавшим раненого медведя. В 1812 г. во
время Англо-американской войны был составлен
первый план пещеры. Тогда она считалась самой
длинной в мире (около 7 км). Своё название эта
пещера получила из-за огромных размеров. Она
представляет собой систему пещер, гротов, пропас-
пропастей, соединённых в сложный пятиярусный лаби-
лабиринт. Здесь есть три подземных озера, текут три
реки с восемью водопадами. Один из огромных
залов достигает в длину 163 м. С этой пещеры
начался подземный туризм в Америке. После
Первой мировой войны территория-с Мамонтовой
пещерой и находящимися по соседству другими
большими пещерами была приобретена штатом
Кентукки, и на ней был создан национальный
парк. В 1973 г. было установлено, что соседняя
пещера Флинт-Ридж длиной 121 км через новый
найденный ход соединяется с Мамонтовой. В
результате единая гигантская пещерная система
стала называться Флинт-Мамонтовой.
Второе место в мире занимает гипсовая пещера
«Оптимистическая» на юго-западе Русской равни-
равнины в Приднестровской Подолии (Украина). Длина
её сложнейшего решётчатого лабиринта 142,5 км.
Третья по суммарной длине A35 км) — известня-
известняковая пещера Хёллох глубиной 828 м — находится
в Швейцарских Альпах.
Наибольшей известностью пользуются не самые
длинные, а самые красивые и доступные пещеры.
Так, знаменитая Кунгурская «ледяная» пещера на
Урале тянется «всего» на 5,6 км. Удивительная
окраска и причудливые формы сталактитов и
сталагмитов, сложное сочетание наростов извест-
известняка и льда делают пещеру похожей на сказочное
подземное царство. Самая известная на Кавказе —
Анакопийская (Новоафонская) пещера. Естествен-
Естественный вход в неё («Бездонная яма») находится в
воронке среди леса на горе Иверской. Чтобы
проникнуть в гигантские залы пещеры, нужно
спуститься на 139 м вертикально вниз. Пещера
поражает громадным объёмом подземных полостей
и разнообразием сталактитов и сталагмитов.
Теперь она оборудована для осмотра
туристами: со стороны Нового Афона в
«теле» Иверской горы в неё пробит
горизонтальный туннель для электропоезда.
Очень красива известняковая пещера Красная
в Долгоруковском массиве в Горном Крыму. Она
состоит из шести разновозрастных этажей и
исследована на протяжении 13,1 км. Верхние
этажи богато украшены колоннами и башнями —
сталактитами и сталагмитами. По двум нижним
этажам протекает подземная река, образующая
несколько сотен озёр и много водопадов.
Карстовые воды часто выходят на поверхность
в виде источников и питают реки и озёра. Особенно
мощные карстовые источники возникают тогда,
когда из недр Земли вытекают целые подземные
реки. Они получили название воклюз от известного
карстового источника Воклюз на юге Франции
недалеко от города Авиньона. Этот источник даёт
начало реке Сорг — его максимальный расход воды
достигает в многоводные годы 152 м3/с, а
средний — близок к 30 м3/с. Ещё мощнее
карстовые источники Мчишта на западном Кавка-
Кавказе в Абхазии и Люта на Балканском полуострове —
они дают в секунду более 200 и 170 м* воды
соответственно.
Источники, бьющие из глубины под напором
через крупные карстовые воронки, иногда об-
образуют небольшие озёра. Интересно, что их
название в переводе с немецкого означает «клю-
«ключевой горшок». Эти озерца обычно имеют по-
постоянный отток воды в виде ручья или речки. Если
такой источник находится в зоне переменного
насыщения, то расход его воды сильно изменяется
в зависимости от сезона, особенно в областях со
средиземноморским климатом. Это приводит к
временному исчезновению озера.
ПОДВОДНЫЕ
ИСТОЧНИКИ
Источники подземных вод есть не только на суше,
но и на дне морей и океанов. Уже много веков назад
люди использовали подводные источники для по-
получения пресной питьевой воды и пополнения её
запасов на кораблях. Вблизи юго-восточного побе-
ПЕЧАЛЬНЫЙ ПАРАДОКС
в недрах Сахары имеются колоссальные ресурсы
пресных вод. Они вполне могут обеспечить потребнос-
потребности всех государств, расположенных на территории этой
пустыни. Интересно, что первооткрыватель подземного
океана живительной влаги под песками Сахары сам погиб
от жажды на краю пустыни.
161
Энциклопедия для детей
режья Греции построена специальная
плотина, которая ограждает донные
источники и создаёт пресноводное озе-
озеро внутри моря. Эти воды идут на орошение.
В Атлантическом океане у берегов Флориды
пресные воды были обнаружены в 43 км от берега
к востоку от города Джексонвилла. Когда с
корабля пробурили скважину, то над морем
взметнулся девятиметровый фонтан воды.
Очень интересны выходы карстовых вод на дне
моря. Например, источник около города Канны на
Лазурном берегу Средиземного моря бьёт на
глубине 162 м под водой. Немного восточнее — на
итальянском побережье, около города Сан-Ремо, —
пресные воды выходят на дне моря на глубине
190 м. Подземные реки в том же районе близ
Ниццы впадают в море на глубине до 2 тыс. м.
Любопытно, что при выходе на глубинах до 15 м
пресная вода поднимается вверх, и рыбаки
набирают её в бочонки.
Но, как и наземные, подводные источники
бывают не только пресные. Например, в глубо-
глубоководных впадинах Красного моря солёность воды
в 7 раз выше солёности морской воды, а
температура её более 60° С. Там бьют горячие
солёные источники.
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ
МЕРЗЛОТЫ
В зоне вечной мерзлоты часть подземных вод нахо-
находится в твёрдом, замёрзшем состоянии. Но есть там
и незамерзающая вода. Это, например, солёные
воды и рассолы, не замерзающие при —5° С и даже
ниже.
Карстовая пещера с подземным озером.
162
Внешнее силы Земли
Мёрзлые горные породы непроницаемы для
воды, но в них могут существовать талые «окна».
Например, водоёмы (реки, озёра), как тёплые
компрессы, не дают промёрзнуть подстилающим
породам. Хорошие утеплители — торф и снег. Чем
мощнее снежная или торфяная «шуба», тем
меньше промерзает зимой почва.
Незамерзающие «окна» в вечной мерзлоте
называются таликами. Это слово из обихода
сибирских старателей сейчас вошло не только в
русскую, но и в мировую научную литературу.
Кроме водоёмов талики часто встречаются на
возвышенностях (междуречных пространствах,
высоких речных террасах), открытых для отеп-
отепляющего действия солнца и дождей. Сквозные
талики пронизывают всю толщу многолетней
мерзлоты. Через них могут подниматься напорные
воды из более глубоких водоносных горизонтов.
Зимой при разгрузке напорных вод по таликам над
ними сохраняются незамерзшие участ-
участки озёр или русел рек — полыньи.
ТЕПЛО ЗЕМЛИ
Обычно мы не задумываемся, что внизу, под
нашими ногами, в глубинах планеты, вещество
раскалено до огромных температур. Время от
времени нам напоминают об этом вулканы и
гейзеры.
Гейзеры — это природные фонтаны воды с
паром. У каждого из них свои температура,
мощность, высота и даже ритм выбрасываемых
струй.
Настоящее чудо природы — Долина Гейзеров на
Камчатке. Она входит в состав Кроноцкого
заповедника. Крутые склоны сказочной красоты,
покрытые уникальными разноцветными водорос-
163
Энциклопедия для детей
Долина Гейзеров на Камчатке.
ПОДЗЕМНЫЕ
КОТЕЛЬНЫЕ ПЛАНЕТЫ
Запас тепла только в земной коре огромен, но исполь-
используется тепло Земли пока в ничтожно малых масштабах.
Приведём некоторые примеры его применения.
Болгарский город Видин отапливается горячими
подземными водами. Под городом залегают два горячих во-
водоносных слоя: на глубине 1600 м с температурой 60—70° С
и не глубине 3600 м с температурой 100° С. Взятая из-под
земли вода проходит по батареям отопления и снова закачи-
закачивается в недра.
На Камчатке известно свыше 140 кипящих и фонта-
фонтанирующих источников. Местные жители давно используют
тепло гейзеров (горячих источников вулканического
происхождения). Вырабатывает электроэнергию Паужетская
геотермальная электростанция. В санаториях в лечебных
целях применяют горячие источники, подогреваемые
курящимися вулканами. Тёплые подземные воды
используются и рыбоводами Камчатки. Они теперь имеют
возможность круглый год разводить лососей, которые
в 3 раза быстрее прибавляют в весе.
В Краснодарском крае с помощью горячих подземных
вод весь год выращивают овощи и обогревают животновод-
животноводческий комплекс.
t
ЖИДКАЯ РУДА
Некоторые подземные воды настолько богаты мине-
минеральными веществами, что их по праву называют жид-
жидкой рудой. Из них добывают бром, йод, бор, литий, руби-
рубидий, цезий, германий, калий, стронций, магний, вольфрам,
уран, радий, мышьяк, а также поваренную и глауберову
соли. Такие воды часто содержатся на большой глубине в
артезианских бассейнах, а также в вулканических областях.
Во время Великой Отечественной войны москвичей снаб-
снабжали солью из подземных вод, которые поступали из Боен-
ской скважины в Москве с глубины 1,5 км.
Соль из источников добывали уже в средние века. Её
вываривали на специальных соляных варницах. Эти промыс-
промыслы дали названия городам и посёлкам: Соликамск, Соли-
галич, Усть-Сысольск, Сольвычегодск, село Большие Соли.
Много йода добывается из подземных вод, где его мо-
может быть более 0,5 г/л. Например, в водах Сальзомаджоре
(Северная Италия). Воды, богатые йодом, полезны для дыха-
дыхательных путей и голосовых связок. На курорте, созданном в
этом местечке, поправляли своё здоровье и укрепляли голо-
голоса многие известные певцы, в том числе и великий Энрико
Mpyao,
Mgpy
ш
164
лями, ограждают долину от внешнего мира. От
сотен горячих источников поднимаются вверх
клубы пара. Ни днём ни ночью не смолкает в ней
музыка гигантского волшебного оркестра — гейзе-
гейзеров. С шумом и свистом выбрасывают они
кипящую воду. Барабанной дробью всплесков
рассыпается падающая вниз вода. Все воды
сливаются воедино. Стекая из Долины в реку
Гейзеров, они образуют три водопада высотой 40 м.
Извержение гейзера обычно непродолжительно.
Слабый всплеск воды — и вот ввысь взметается
огромный водяной столб. С оглушительным рёвом
за водой следует пар. Потом пар и вода выры-
вырываются вместе из недр Земли. Заканчивается
извержение обычно паровыми выбросами. Но вот
струи исчезли. Ещё немного бурлит вода, но
успокаивается и она. Гейзер «отдыхает». Зачем же
гейзерам нужен «отдых»? Из недр Земли поступает
перегретая (т.е. с температурой выше 100° С) вода.
Когда эта вода вскипает, выбрасывается фонтан
воды и пара. После интенсивного парообразования
вода несколько охлаждается и в извержении
наступает перерыв.
Самый крупный гейзер не только в Долине
Гейзеров, но и на всей Камчатке — «Великан».
Регулярно через каждые 2 ч 46 мин он выбрасы-
выбрасывает сорокаметровые струи пара и воды. Столбы
пара поднимаются до 300 м. Гейзер «Старый
служака» в Йеллоустонском национальном парке
(США) каждые 50—70 мин выбрасывает струю
горячей воды на высоту 42 м. Много заме-
замечательных фонтанирующих источников в районе
Больших Гейзеров в Калифорнии и в Долине
Десяти Тысяч Дымов на Аляске.
Самый высокий столб воды и пара — 450 м —
выбрасывал гейзер Ваймангу в Новой Зеландии.
Высота столба Большого (другое название —
Великий) Гейзера в Исландии достигала 70 м,
извержение длилось около 20 мин. Об этих
гейзерах, к сожалению, можно говорить лишь в
прошедшем времени. В 1866 г. при извержении
вулкана Таравера были уничтожены все гейзеры
Новой Зеландии. В 1918 г. перестал действовать
Большой Гейзер в Исландии.
Горячие воды называются термальными. Отку-
Откуда же они берутся? С глубиной температура в
недрах Земли растёт. В среднем при погружении
на 33 м температура возрастает на 1° С. Но в
каждом районе нагревание происходит по-раз-
по-разному. Это в первую очередь зависит от геологичес-
геологического строения. Вблизи действующих вулканов
увеличение температуры на 1° С происходит через
каждые 2—3 м. В некоторых районах Камчатки на
глубине 400—600 м температура уже превышает
200° С. Например, в районах вечной мерзлоты на
глубине 1 тыс. м температура может быть всего
лишь 25—35° С, на глубине 2 тыс. м — 40—60° С,
на глубине 4 тыс. м — около 100° С.
Интересное явление наблюдается в Западном
Приуралье. На горе Янгантау с глубины 90 м
выходят на поверхность газы и водяной пар,
температура которых достигает 360° С. Вулканов
там нет и не было. Высокая температура возникает
Внешние силы Земли
при окислении органического вещества горных
пород.
Использовать тепло подземных вод очень выгод-
выгодно. Например, чтобы нагревать воду, которая
крутит турбину генератора тепловой электро-
электростанции, надо сжигать огромное количество до-
дорогого топлива. Велики затраты и на его добычу,
и на доставку. К тому же большой вред окру-
окружающей среде наносит загрязнение от постоянно
дымящих труб и гор ядовитой золы. А тут горячая
вода и пар сами поднимаются наверх, и нет
никаких отходов. Наоборот, потом эту воду можно
использовать для отопления, полива.
Впервые тепло подземных вод для выработки
электроэнергии стали использовать в Италии.
Сейчас такие электростанции работают уже во
многих странах. Они называются геотермаль-
геотермальными. Первая такая электростанция в нашей
стране — Паужетская — построена на Камчатке.
Там же сейчас работает и ещё одна — Средне-Па-
ратунская.
В последние годы разработаны новые способы
использования тепла Земли для получения элек-
электроэнергии. Один из них — геотермальная элект-
электростанция с двойным циклом. Горячие подземные
воды нагревают другую — так называемую
♦рабочую» — жидкость с более низкой тем-
температурой кипения, которая вращает турбину
электрогенератора. Поэтому для выработки элек-
электроэнергии могут использоваться подземные воды
с температурой уже гораздо ниже 100° С.
Другой способ основан на использовании тепла
горячих, но безводных горных пород. Бурят две
скважины глубиной несколько километров — до
горячих пород. Затем в одну из них мощными
насосами под давлением в несколько сотен кг/см2
нагнетают воду. Это давление огромно (для
сравнения: давление под центральной частью
33-этажного здания Московского Государствен-
Государственного университета на Воробьёвых горах в Моск-
Москве — всего 5 кг/см2). Вода разрывает горячие
горные породы и образует в них полость —
нагревательный «котёл». В этот котёл через одну
из скважин закачивается холодная вода, а по
другой выкачивается горячая, сразу превращаю-
превращающаяся в перегретый пар, который и подаётся на
турбину. Такие «котлы» уже были опробованы в
США (штат Нью-Мексико) на глубине 3600 м и в
Японии — на глубине 1800 м.
Тепло подземных вод часто используют для
отопления. Особенно большое значение это имеет
для Исландии — островного государства, рас-
расположенного рядом с Северным полярным кругом.
Там около 30 природных горячих источников и
гейзеров, пробурено много скважин. Эти воды
отапливают столицу страны Рейкьявик и многие
другие города и посёлки, ими заполняют также
многочисленные бассейны, используют в теп-
теплицах, где выращивают даже бананы. В Японии
горячими подземными водами орошают рисовые
поля, обогревают пруды, где разводят рыб и
аллигаторов.
ПОКЛОНЕНИЕ
БОГУ КИПЯЩЕЙ ВОДЫ
Большое внимание целебным подземным водам
уделялось во Франции. Ещё кельты, населявшие страну
до вторжения римлян (а это произошло в I в. до н.э.),
использовали многие целебные источники. Они
поклонялись богу Борво, что в переводе значит «кипящий».
Посвященные ему алтари были найдены около источников
углекислых вод, в которых впечатление «кипящей» воды
создавал выделяющийся углекислый газ. История запечат-
запечатлелась в географических названиях: Бурбон-ле-Бен, Бурбон-
Ланей, Бурбон-д'Аршамбо. Эти названия обязаны своим
происхождением богу кипящей воды.
Целебные источники О-Шо («Горячие воды»), О-Бон
(«Добрые воды»), а также минеральные источники курорта
Виши стали популярны в XV в. В конце XIX в. во Франции
было известно уже более 1 тыс. целебных источников и
был принят закон об их охране.
ЦЕЛЕБНЫЕ ВОДЫ В РОССИИ
Впервые целебные воды — горячие родники в «земле
Пятигорских Черкасс» — упоминаются в «Книге
Большому Чертежу» A627 г./.
Пётр I узнаёт о существовании целебного источника в
Карелии на берегу Онежского озера (вблизи нынешнего
Петрозаводска). Он посылает туда лейб-медика
Блюментроса. Когда выясняется, что в воде повышенное
содержание железа, ей дают название марциальной в честь
бога Марса. На этих водах лечился сам Пётр I. По его указу
были разработаны рекомендации, как использовать эти
воды для лечения.
В 171/ г. Пётр I приказал лейб-медику Шаберу изучить
Сергиевские минеральные источники. Шобер описал горя-
горячие источники вблизи реки Терек, назвав их «теплицами
Святого Петра», а также горячие источники Пятигорья и
кислые источники современного Кисловодска.
Нагнетание
холодной
воды
Откачка
перегретой
воды
Горячие
сухие
породы
Гидроразрыв
4 000 м
Один из новых способов получения электроэнергии,
основанный на использовании тепла горячих,
но безводных горных пород.
165
Энциклопедия для детей
Мишень
Петра I с изображением
Карлсбадского бассейна. 1711 г.
ш
ОТКУДА ПОШЁЛ «ЛОДЫРЬ»
ГПолезнее всего пить минеральную воду из источника. Но
I 1это не всем доступно. Поэтому минеральную воду стали
разливать в бутылки. С бутылочной минеральной водой свя-
связана одна забавная история. В начале XIX в. профессор
Московского университета Христиан Лодер открыл в Моск-
Москве * Заведение минеральных вод». Там, как на настоящем
курорте, можно было пить минеральную воду, но только из
бутылок. В те времена их привозили в основном из-за гра-
границы. В центре города можно было наблюдать, как важные
господа не спеша прогуливаются и пьют воду. Простой люд
считал посетителей зтого заведения бездельниками и стал
называть их «лодырями» по фамилии владельца. Как видите,
это слово прочно вошло в русский язык.
5?
Наполнение ёмкостей минеральной водой
и их транспортировка. Х1Хв.
--■•*' УТОЛЕНИЕ ЖАЖДЫ
От нехватки питьевой воды страдает 1/5 часть
всего населения Земли. Однако та вода, которую
используют для питья, часто не всегда для этого
пригодна. В развивающихся странах, например,
4/5 заболеваний возникает из-за употребления
грязной питьевой воды.
Чистая вода стала предметом торговли. Так, в
Гонконг вода доставляется из Китая по специаль-
специальным трубопроводам и танкерами.
Неудивительно, что люди всё больше и больше
начинают использовать подземные кладовые воды.
Подземные воды всегда более чисты, чем
поверхностные. Сравните воду речную и колодез-
колодезную. Мало осталось рек в наше время, из которых
можно рискнуть напиться без ущерба для своего
здоровья. А колодезную или родниковую воду мы
пока ещё пьём и с удовольствием, и без особого
риска. Чистота подземных вод обеспечивается тем,
что горные породы сами по себе работают как
фильтр, задерживая мелкие взвешенные в воде
частицы и часть растворённых веществ.
Для питья пригодны пресные и иногда слабо-
слабоминерализованные (до 2—3 г солей на 1 л)
подземные воды. Для сравнения: щепотка поварен-
поваренной соли, растворённая в стакане чистой воды, даст
минерализацию около 1 г на 1 л. Качество
питьевых вод — состав и количество минеральных
веществ, присутствие тех или иных бактерий, а
также вкус, цвет и запах — жёстко определяется
санитарными нормами.
В некоторых странах (Саудовская Аравия,
Мальта, Дания и др.) подземные воды — един-
единственный источник водоснабжения. В других —
подземные воды являются основным источником
водоснабжения. В Тунисе их доля составляет 95%
всех используемых вод, в Бельгии 83%, в
Нидерландах, ФРГ, Марокко — 75%. Такие
крупные города, как Минск, Вильнюс, Ереван,
Тбилиси, Ашхабад, Уфа, используют только под-
подземные воды.
В странах с сухим климатом подземные воды
используют также для орошения. Ими орошается
1/3 всех поливных земель в мире, 45% — в США,
58% — в Иране, 67% — в Алжире. Орошаемое
земледелие в Индии использует только подземные
воды.
Подземные воды часто используют для своих
нужд промышленные предприятия. Только в
Москве заводы и фабрики имеют на своей
территории более 400 артезианских скважин.
ЦЕЛЕБНАЯ ВЛАГА
Целебные подземные воды использовались людьми
ещё в глубокой древности. В бронзовом веке в
долине реки Инн в Альпах целебный родник с
железистой водой был ограждён деревянными сру-
срубами, воду отводили специальные трубы. Почи-
Почитаемый греками бог врачевания Асклепий (у рим-
римлян Эскулап) лечил своих больных целебными
166
Внешние силы Земли
подземными водами. В Греции до наших дней
сохранился древний город Эпидавр — святилище
Асклепия с культовыми постройками, среди ко-
которых храмы, театр и даже водолечебница. Её
развалины были обнаружены в начале XIX сто-
столетия. Возраст этого древнейшего курорта более
2,5 тыс. лет.
Основные лечебные вещества подземных вод —
углекислый газ, сероводород, железо, мышьяк,
бром, рений, йод, кремниевая кислота, органи-
органические вещества. В зависимости от степени
минерализации подземные воды используются как
лечебно-столовые (минерализация 2—8 г/л), ле-
лечебные питьевые (менее 13 г/л) и купальные
A0—140 г/л). По своему составу минеральные
лечебные воды делятся на несколько групп. Среди
их названий читатель наверняка встретит не-
несколько хорошо знакомых хотя бы по рассказам,
а некоторые, вероятно, многим доводилось про-
пробовать.
УГЛЕКИСЛЫЕ ВОДЫ — одни из самых
известных. Они применяются как для ванн, так и
для питья. Углекислота (ионы НСОз') благотворно
действует на сердечно-сосудистую систему и желу-
желудок. В настоящее время обнаружено около 30 типов
углекислых вод — от пресных до солёных с
минерализацией 90 г/л. Среди них наиболее
широко применяются разнообразные нарзаны, а
также воды типа боржоми и ессентуки. Свои
названия эти минеральные воды получили от
наиболее известных источников.
На Кавказе в старину нарзан (нартасанна)
называли «богатырь-водой». По преданиям, он
придавал воинам силу и излечивал их от ран.
Сейчас нарзанами называют углекислые холодные
или тёплые пресные и слабосолоноватые воды.
Нарзаны кисловодского типа формируются в
известняках. Близкий состав имеют трещинно-
жильные холодные воды сибирских курортов
Дарасун в Читинской области и Аршан в Бурятии.
Нарзаны курортов Пятигорска и Железноводска
содержат сероводород и железо. Таков Елисаветин-
ский источник в городе Пятигорске, упоминаемый
М.Ю. Лермонтовым в «Герое нашего времени» при
описании «водяного общества». Боржоми — «содо-
«содовый» тип углекислых вод, получивший своё
название от от одноимённого курорта в Грузии.
Ессентуки — «соляно-щелочной» (т.е. содержащий
приблизительно равные количества гидрокарбо-
гидрокарбонат- (НСОз-) и хлор-ионов) тип углекислых вод.
СЕРОВОДОРОДНЫЕ (СУЛЬФИДНЫЕ)
ВОДЫ содержат сероводород (H2S) и имеют
неприятный запах тухлых яиц. Это чаще всего
продукт жизнедеятельности бактерий, которые
могут обходиться без кислорода воздуха. Питаются
они различными органическими веществами:
нефтью, природным газом, углистыми остатками,
а дышат кислородом сульфатов, превращая их в
сероводород. Такие воды используются для лечеб-
лечебных ванн при заболеваниях сердечно-сосудистой,
А. Дюрер. «Жена Иова омывает его целебной водой». XVI в.
СИБИРЬ ТОЖЕ МОЖЕТ СТАТЬ
КУРОРТНЫМ КРАЕМ
В Сибири открыты богатые месторождения разнообраз-
разнообразных лечебных минеральных вод. Некоторые из них ред-
редкие." горячие углекислые и радоновые. Они разбросаны по
всем её необъятным просторам. Они есть и вдоль недавно
проложенного железнодорожного пути — Байкало-Амур-
Байкало-Амурской магистрали, и даже в крупных городах: Тюмени и Ир-
Иркутске. Не трудно себе представить, сколько здесь можно .
построить курортов и вылечить людей.
167
Энциклопедия для детей
нервной и костно-мышечной систем.
Источник сероводородных вод в долине
реки Мацеста вблизи Сочи находится в
толще известняков. Минеральные воды латвий-
латвийского курорта Кемери расположены под торфяни-
торфяниками, покрывающими гипсоносные известняки.
Сероводородные воды обнаружены в Поволжье и
Алтайском крае.
ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ВОДЫ используются как
лечебные питьевые при нарушениях работы крове-
кроветворных органов. Слабожелезистые воды об-
образуются в обогащенных железом рыхлых отложе-
отложениях: Полюстрово (Санкт-Петербург), Марциаль-
ные воды (Карелия). Высокожелезистые кислые
воды возникают там, где окисляются сульфидные
руды (город Гай, Оренбургская область). Углекис-
Углекислые железистые воды часто бывают горячими.
ВОДЫ С ПРИМЕСЬЮ МЫШЬЯКА благо-
благотворно действуют на организм человека, повышая
его адаптационные возможности. Они встречаются
в горных и вулканических областях, например в
Синегорске на Сахалине и Арзни в Армении.
ВОДЫ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ
ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ стимулируют работу
органов пищеварения. Широко известный источн-
источник Нафтуся на курорте Трускавец (Западная
Украина) используется в лечебных целях более
150 лет. По-украински «нафта» означает «нефть».
Он был открыт в 1820 г., когда при бурении вместо
нефти обнаружили воду. Холодные, пахнущие
керосином воды с минерализацией 0,5—1 г/л по
своему составу заметно не отличаются от обычных
грунтовых вод, но содержат до 120 мг/л органиче-
органических веществ, полезных человеку.
БРОМНЫЕ, ЙОДНЫЕ И ЙОДОБРОМНЫЕ
ВОДЫ применяются для лечения заболеваний
сосудистой и нервной систем. Их месторождения
обычно располагаются в глубоких частях артезиан-
артезианских бассейнов, например в Усть-Качке (Пермская
область, Россия), Лугеле (Западная Грузия),
Майкопе (Россия).
РАДОНОВЫЕ ВОДЫ применяются в виде
ванн, ингаляций и как питьевые. Они обладают
успокаивающим и обезболивающим действием.
Появление газа радона связано с радиоактивным
элементом радием. Наиболее богаты радиоактив-
радиоактивными элементами магматические и вулканические
породы. Радоновые воды применяют на знаме-
знаменитых курортах Цхалтубо (Грузия), Мол оковка
(Читинская область, Россия), Хмельник (Украи-
(Украина), Увильды (Челябинская область, Россия),
Пятигорск (Россия), Белокуриха (Алтайский край,
Россия).
Светское общество, отдыхающее на курорте минеральных вод. XIX в.
168
Внешние силы Земли
ЛЁД И ПЛАМЕНЬ
%/ берегов Байкала среди вечной мерзлоты в бассейнах
У рек Верхняя Ангара, Чара, Олёкма, Бысса, Бурея и
Витим бьют горячие ключи. Температура в них достигает
60° С и более. Местные жители издавна используют
целебные свойства этих ключей. Многие из источников
они считают священными.
В долине небольшой забайкальской речки Могой, кото-
которая стекает со склонов Южно-Муйского хребта, есть
целая «горячая поляна». Она усеяна небольшими
углублениями наподобие ванн, со дна которых бьют
горячие ключи, а над ними постоянно висит облако пара.
Здесь берёт начало горячий ручей. Он прокладывает себе
путь среди тайги, земля которой скована вечной
мерзлотой. Вниз по течению вода в нём заметно остывает.
Не ручье оборудовано несколько купален. Верхняя ку-
купальня для самых смелых. Летом вода в ней настолько
горяча, что можно заживо свариться. Поэтому она
используется зимой только в лютые морозы. Температура
воды в нижних купальнях постепенно снижается. Здесь
можно выбрать температуру по вкусу. Человек,
принявший такую ванну, чувствует себя бодрым и полным
энергии. Поэтому источники — излюбленное место
охотников и рабочих местных золотых приисков.
Минеральные источники Бад-Пирмонт в Нижней СаксЪнии.
Парализованные и страдающие ревматизмом пациенты
принимают ванны под открытым небом. Старинная гравюра.
КРЕМНИСТЫЕ ГОРЯЧИЕ ВОДЫ — азот-
азотные, метановые и углекислые (с содержанием
кремнекислоты более 50 мг/л) используются и для
ванн, и для питья. Их целебное действие связано
с газообразным азотом, который оказывает успока-
успокаивающее действие на кожу, благотворно влияет на
нервную, костно-мышечную системы и крове-
кровеносные сосуды. Источники таких вод известны в
Хабаровском крае (курорт Кульдур), на Северном
Кавказе (Пятигорск), в Армении (Джермук), на
Камчатке (Паратунские источники), в Тбилиси
(источник «Старые термы»).
ГРУППА ЛЕЧЕБНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ
ВОД БЕЗ СПЕЦИФИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ.
Их действие определяется общим составом и
минерализацией. Они используются либо как
лечебно-питьевые при заболеваниях органов пище-
пищеварения, либо для купания. Такие ванны активи-
активизируют обмен веществ в организме, улучшают
кровообращение и общее состояние центральной
нервной системы. Это московская C,9 г/л)
баталинская B0 г/л), и старорусская B0 г/л
минеральные воды.
ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА
Это произошло в Сибири более 150 лет назад.
Одинокий охотник-тунгус шёл, выслеживая
добычу, по берегу реки. Его поступь была
мягкой и бесшумной, а взгляд — острым и
быстрым, как молния. Охота обещала быть
удачной — охотник принёс жертвы богам и долго
просил их о помощи. Вот он уже миновал крутой
изгиб реки, как вдруг какой-то шорох сзади
заставил охотника обернуться: часть крутого
противоположного берега, подмываемого рекой,
оползала в воду. И тут охотник увидел нечто,
заставившее его замереть от ужаса. Из обрыва,
обнажённого оползнем, показалась покрытая
длинной бурой шерстью голова громадных разме-
размеров. Два чудовищных, изогнутых клыка торчали
из узкой пасти. Глаза жуткого зверя блеснули на
солнце. Объятый ужасом, охотник бросился прочь
не разбирая дороги... • у-
Вскоре об этом событии узнали учёные. Они
приехали к месту находки и, обкопав клыкастую
голову, обнаружили тушу мамонта. Однако эти
животные вымерли много тысяч лет назад. Как же
мамонт мог так хорошо сохраниться? Причина
тому — вечная мерзлота. На большей части Сибири
под верхним слоем почвы находится скованный
холодом грунт, никогда не оттаивающий. Его-то и
называют вечной мерзлотой. Несколько десятков
тысяч лет назад огромные массы льда стали
двигаться на юг. Температура воздуха падала всё
ниже и ниже. Там, где совсем недавно росла сочная
трава, цвели цветы и весело щебетали птицы,
теперь шёл снег, стояли трескучие морозы и
ощущалось мёртвое дыхание приближающегося
ледника. По одной из гипотез, мамонты, не находя
себе в таких суровых условиях растительной
пищи, уходили на юг. Некоторые из них попадали
169
Энциклопедия для детей
Знаменитый
мамонтёнок Дима,
останки которого
пролежали в мёрзлом
грунте 12 тыс. лет.
в болота и погибали. Надвигающийся ледник
покрывал болота, промораживал их. Замерзали и
туши мамонтов. Так как промёрзший слой больше
не оттаивал до наших дней, то и туши мамонтов в
нём прекрасно сохранились.
Так состоялась одна из первых встреч человека
с вечной мерзлотой. О том, что вечную мерзлоту
можно использовать в качестве холодильника для
хранения продуктов, издавна знали племена,
жившие в местах её распространения. Они устраи-
устраивали в мёрзлом грунте «холодильники» для мяса,
рыбы и шкур.
КОГДА ЖЕ ПОЯВИЛАСЬ
ВЕЧНАЯ МЕРЗЛОТА?
Около 700 тыс. лет назад, во время раннего плей-
плейстоцена, на Земле началось похолодание. Огром-
Огромные массы льда надвигались на сушу. Формиро-
Формирование ледников шло в основном за счёт вод морей
и океанов. Из-за этого уровень моря понизился на
150—200 м. О толщине (мощности) ледников, по-
покрывавших землю в то время, сейчас можно судить
лишь по тем отложениям горных пород, которые
они оставили после себя. Ведь ледники при своём
движении переносят огромное количество облом-
обломков горных пород. Когда же ледник оттаивает, то
весь обломочный материал остаётся (откладывает-
(откладывается) на поверхности земли. Именно это и произо-
произошло, когда спустя несколько десятков тысяч лет
началось потепление и ледники начали отступать.
Толщина ледниковых отложений, оставшихся с
тех времён, достигает 1000—1600 м и более. Одна-
Однако поскольку не во всех районах земного шара
среднегодовая температура поднялась выше нуля,
то в одних местах шло оттаивание мерзлоты, а в
других — продолжалось её образование. Так фор-
формировались толщи мёрзлых пород.
Образование мерзлоты в древние эпохи учёные
связывают с материковыми оледенениями. Следы
таких оледенений в виде отложений пород опре-
определённого состава и строения (моренные отложе-
отложения) встречаются практически повсюду. Обнару-
Обнаружив в каком-либо районе эти ледниковые отложе-
отложения и установив их возраст, можно говорить о том,
что здесь существовала мерзлота.
Результаты изучения материковых оледенений
говорят о том, что в истории Земли периоды
похолодания (оледенений), когда мёрзлые породы
распространялись на самые обширные пространст-
пространства, сменялись периодами потепления. Так, по
последним данным, 2,1—2,5 млрд лет назад, в
эпоху раннего протерозоя, мерзлота существовала
на Северо-Американском континенте и в Южной
170
Внешние силы Земли
Африке, в позднем протерозое F00—1000 млн лет
назад) — в пределах Северной и Южной Америк,
Гренландии, Австралии, Центральной и Южной
Африки, Русской платформы, Урала, Казахстана,
Южного Китая и Кореи. Позднее же, в эру
палеозоя D00—240 млн лет назад), мерзлота
захватывала, но уже с перерывами, Центральную
и Южную Африку, Бразилию, Южную Америку,
Антарктиду, горные районы Индии, Австралии и
Аравийского полуострова. Однако в начале поздне-
позднего кайнозоя B5 млн лет назад) вновь произошло
похолодание, ставшее причиной серии оледене-
оледенений. В плиоцене и плейстоцене началось развитие
многолетнего промерзания пород, продолжаю-
продолжающееся до настоящего времени.
Причины такой периодичности пока точно не
выяснены.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ
ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
Очень многие полагают, что нынешняя вечная
мерзлота — это некая редкая экзотика, располага-
располагающаяся где-то за полярным кругом. В действи-
действительности же площадь распространения многолет-
немёрзлых пород составляет сегодня около 1/4
всей суши земного шара и около 50% площади
бывшего СССР. Если же учитывать ещё и площадь
развития процесса сезонного (зимнего)
промерзания почв и грунтов, то об-
область распространения многолетне-
мёрзлых и сезонно-мёрзлых горных пород захва-
захватит практически всю эту территорию и составит
около 50% площади континентов. Для того чтобы
представить себе масштабы распространения мёрз-
мёрзлых пород, достаточно взглянуть на карту, которая
с очевидностью показывает, что такие породы
встречаются практически во всех уголках Земли и
занимают при этом огромные площади.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ
НАУКИ ГЕОКРИОЛОГИИ
В литературе первые сведения о мёрзлых породах
стали появляться приблизительно с XVI столетия.
В это время русские землепроходцы активизиро-
активизировали поиски Северного морского пути из Европы в
Китай и Индию и стали часто наведываться в
северные страны. В том же веке были получены
сведения о мёрзлых породах Северной Америки.
В XVII в. по мере проникновения русских
путешественников на восток и север Сибири в
Москву стали поступать донесения о существова-
существовании мёрзлых пород. Так, путешествовавший по
России Д. Вуд, посетив Новую Землю в 1676 г.,
писал: «Если в местностях, в которых нет снега,
КАРТА СОВРЕМЕННОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ МЁРЗЛЫХ ГОРНЫХ ПОРОД
| Многолетнемёрзлые
I горные породы
| Сезонно-мёрзлые
I горные породы
171
Энциклопедия дм детей
ЗЕМЛЯ — ХРАНИЛИЩЕ
ХОЛОДА И ТЕПЛА
В известном романе русского писателя И.И. Лажечникова
«Ледяной дом» описан дворец, построенный изо льда в
холодную петербургскую зиму 1740 г. Стены, крыша, пол,
мебель и всё убранство были ледяными. Даже пушки были
отлиты изо льда и могли стрелять настоящими ядрами. Ко-
Конечно, никакой пользы от этого дома не было. Это была
игрушка, сделанная по прихоти императрицы Анны
Иоанновны. Но люди научились и рационально использовать
лёд, не только на земле, но и под землёй.
Ещё в конце XIX — начале XX вв. китобои и миссионе-
миссионеры, посещавшие Аляску и Канаду, сооружали склады в
грунте, чтобы хранить продовольствие летом. До этого
местные жители помещали продукты в неглубокие ямы,
которые даже не доходили до уровня «вечной мерзлоты».
Сверху эти ямы засыпались грунтом и обкладывались
дёрном.
Потребность в более крупных хранилищах возникла на
Аляске а 1915—1920 гг. в связи с бурным развитием
оленеводства. Около тысячи голов оленей, завезённых из
Сибири в конце XIX в., через два десятилетия превратились
в стада, насчитывавшие почти миллион голов. Заготавли-
Заготавливаемую оленину вывозили морем в американские штаты
Вашингтон, Орегон и Калифорния. Для замрраживания и
хранения мяса в ожидании прибытия транспортных судов
требовались дешёвые и вместительные холодильники. Так,
в 1920 г. оленеводческая компания братьев Ломен (самая
крупная из подобных компаний) построила на Аляске
первый сравнительно большой подземный холодильник.
В северных и северо-восточных районах России
действует около 300 подземных холодильников, сооружён-
сооружённых в мёрзлых горных породах. Такие холодильники на по-
побережье Северного Ледовитого океана, в Якутии, Магадан-
Магаданской области, Красноярском крае служат для заморажи-
замораживания и хранения рыбы и других продуктов.
Один из наиболее крупных подземных «ледяных
домов» находится в устье реки Оби. Этот склад распола-
располагается в мёрзлых суглинистых породах и в мощной залежи
подземного льда. Температура этих горных пород
составляет —5° С. Стены, пол и потолок склада облицованы
льдом, там можно перевозить грузы на специальных санях.
Вентиляция позволяет также провести зимнюю «хладозаряд-
ку» — накопить холод под землей. В зимние месяцы
специально нагнетаемый холодный воздух совершает
круговое движение по подземным пустотам. Притом чем
больше скорость его движения, тем больше холода накап-
накапливает окружающий массив горных пород. С помощью
вентиляции зимой температуру в холодильнике поддержи-
поддерживают от —19 до —24° С. К концу короткого полярного лета
она повышается на 10—15° С.
Не только холод, но и тепло можно хранить под зем-
землёй. Для зтого подходят подземные пустоты в скальных по-
породах. Работы по оборудованию подземных теплохранилищ
уже давно ведёт одна из шведских компаний. Вблизи горо-
города Упсала с помощью взрывов в скале на глубине сотни мет-
метров создали искусственную пещеру объёмом в 100 тыс. м3.
Летом её заполняли нагретой на солнце водой, а зимой эту
воду использовали для отопления жилого квартала.
В городе Лулео на севере Швеции роль хранилища
тепла выполняют 120 скважин диаметром по 150 мм, про-
пробурённые в скальной породе на глубину 25 м. В каждой
скважине находится пара стальных труб, по которым цир-
циркулирует горячая вода, нагреваемая отработанными газами
соседнего металлургического завода. Скважины служат
своего рода теплообменниками, которые летом отдают
тепло скальным породам, а зимой возвращают его, отапли-
отапливая городской университет.
начать копать землю приблизительно до глубины
2 футов, то встретится лёд... факт, о котором
раньше ничего не было слышно». При освоении
Восточной Сибири казаки пытались заняться
привычным им хлебопашеством. Однако все их
попытки оказались неудачными — в мёрзлой
земле не росли ни рожь, ни пшеница. Ленские
воеводы П. Головин и М. Глебов в 1640 г. сообщали
в столицу: «А в Якутском-де, государь, по сказкам
торговых и промышленных служилых людей,
хлебной пашни не чаять; земля-де, государь, и
среди лета вся не растаивает». Другая проблема, с
которой столкнулись первопроходцы, — это водо-
водоснабжение. И особенно — зимой, когда все реки
замерзают. В Якутске в 1685—1686 гг. решили
вырыть колодец. По распоряжению воеводы
начали долбить мёрзлый грунт. Пять метров,
десять, а воды всё нет и нет. Наконец по
достижении глубины 30,5 м работы были пре-
прекращены — никаких следов воды обнаружено не
было, а ниже была опять та же мёрзлая земля.
В конце XVIII — начале XIX вв. в низовьях
Енисея были обнаружены залежи подземного льда
большой мощности. Производились замеры темпе-
температур мёрзлых пород. Специальные экспедиции
исследовали мёрзлые породы и залежи льда. При
этом, например, было установлено, что глубина
сезонного (летнего) оттаивания зависит от состава
мёрзлой породы. В частности, оказалось, что при
равных условиях песок оттаивает на гораздо
большую глубину, чем глина.
В это же время было выявлено наличие вечной
мерзлоты на дне Гудзонова залива в Северной
Америке.
В 1828 г. служащий Русско-Американской
компании Фёдор Шергин в Якутске начал строи-
строительство колодца. Нанятые им рабочие девять лет
долбили мёрзлую землю. Глубина колодца достиг-
достигла 116^4 м. Питьевой воды он так и не дал, но
сыграл огромную роль в изучении строения и
температуры мёрзлых пород. Так, например,
оказалось, что, начиная с некоторой глубины
(около 15 м), температура грунта неуклонно
повышается.
Во второй половине XIX — начале XX вв.
началось интенсивное сельскохозяйственное и
промышленное освоение Сибири. На её просторах
возникали и развивались новые посёлки и города.
Были открыты новые месторождения полезных
ископаемых. Всё это потребовало прокладки
современных путей сообщения. Так началось
строительство Транссибирской магистрали. К стро-
строительству её были привлечены опытные инжене-
инженеры, путейцы, рабочие. Каких-либо сверхсложнос-
сверхсложностей эта магистраль не предвещала. Ведь и болота,
и горы, и широкие реки, и даже суровый климат
не были в новинку для строителей. Работы
начались и шли вполне успешно, пока дорога не
перевалила за Урал. Тут, в Сибири, пути,
уложенные по всем правилам европейского строи-
строительства, начали вести себя как-то странно: рельсы
то там, то здесь вдруг оказывались выгнутыми,
172
Внешние силы Земли
а то и вовсе изгибались волнами, или железно-
железнодорожное полотно покрывалось льдом, хотя в
округе ни рек, ни озёр не было. Сначала наледи
пытались скалывать, освобождая дорогу, но они
появлялись вновь и вновь. Кроме того, первые же
сибирские зимы показали, что пустить поезда по
проложенным рельсам будет довольно сложно,
ведь тогда на железных дорогах применялась лишь
паровозная тяга. Паровозы же без воды не могли
двигаться. А многочисленные реки, озёра и ручьи
покрывались толстым слоем льда, а то и вымерзали
до дна. Воды не хватало.
Проблемы множились, и строители обратились
к учёным. Оказалось, что причина всех неудач —
вечная мерзлота.
В начале 90-х гг. XIX в. была создана
специальная комиссия по изучению мерзлоты.
Началось планомерное исследование мёрзлых
грунтов. В те же годы за рубежом учёные стали
' проводить отдельные работы по изучению вечной
мерзлоты на полуострове Аляска, архипелаге
Шпицберген, а также на севере Швеции и в
некоторых других странах.
Так возникла новая наука — мерзлотоведение,
( или геокриология (от греч. «криос» — «холод»),
наука о вечной мерзлоте. Предметом изучения
геокриологии является криолитозона — часть
земной коры, содержащая мёрзлые и морозные
породы.
СВОЙСТВА ГОРНЫХ
ПОРОД КРИОЛИТОЗОНЫ
Основным объектом изучения геокриологии явля-
являются мёрзлые горные породы и почвы. На тер-
территории средних и высоких широт Северного и
Южного полушарий нашей планеты верхние слои
литосферы большую часть года имеют отрицатель-
отрицательную температуру. Если слагающие их горные поро-
породы содержат воду в жидком виде, то она замерзает,
превращаясь в лёд. Те горные породы, которые
большую часть года имеют температуру ниже нуля
(отрицательную среднегодовую температуру) и со-
содержат в себе лёд, называют мёрзлыми. Горные
породы, имеющие отрицательную среднегодовую
температуру, но не содержащие льда, называют
морозными. Если же в горной породе температура
большую часть года положительна и в ней нет льда,
то такая порода в криолитозоне называется талой.
Мёрзлые породы при этом отличаются от талых
своей монолитностью, большой твёрдостью и
крепостью. Ведь замёрзшая вода, превратившись в
лёд, прочно скрепляет, цементирует грунтовые
частицы. Твёрдость мёрзлых пород столь велика,
что не принимать её во внимание нельзя, ибо это
грозит немалыми бедами. Вот лишь один пример.
Как-то на Крайнем Севере шло строительство
инженерного сооружения. По правилам полага-
полагалось пробурить скважины в мёрзлых грунтах и
забить в них сваи. На этих сваях и должно было
стоять сооружение. Сооружение построили, однако
через некоторое время оно покриви-
покривилось, дало трещины. Начали выяснять
причины такого «саморазрушения»
постройки. Оказалось, что строители пробурили
скважины только до половины положенной глу-
глубины. Затем мощной современной техникой стали
забивать стальные сваи. Пока сваи шли по
скважинам, всё было нормально. Но вскоре
стальные сваи упёрлись в мёрзлый грунт и под
прессом забойной техники начали изгибаться. В
результате построенное сооружение оказалось
стоящим не на прямых сваях, а на шатких опорах,
напоминающих подковы, поставленные верти-
вертикально. Это и вызвало деформацию сооружения
при его естественной осадке.
Среди всех мёрзлых и морозных пород наиболее
трудны для изучения дисперсные породы, т.е.
породы, состоящие из множества разных мелких
частиц (глины, пески и т.д.). Самые крупные
частицы в них имеют размеры песчинки, а самые
мелкие видны только под микроскопами при очень
сильном увеличении. Внутри таких пород содер-
содержится множество мелких пустот или пор. Вода в
этих порах обычно находится в трёх состояниях: в
виде льда, пара и незамёрзшей воды. Да-да, это не
опечатка. В мёрзлых грунтах действительно есть
незамёрзшая вода. Ведь это только кажется, что в
твёрдом, как скала, куске мёрзлой породы есть
только лёд. На самом деле там всегда содержится
жидкая вода. Только её совсем немного, и
распределена она по частицам грунта тоненькой
плёночкой. Такой тоненькой, что её не видно даже
в лупу. Образуется она и не замерзает потому, что
частицы грунта как бы притягивают к себе
молекулы воды и не дают им переходить в лёд.
Только очень сильные морозы могут превратить в
лёд часть воды из этой плёночки. Но нет на Земле
таких морозов, которые смогли бы заморозить всю
воду в породе.
Лёд и вода в мёрзлых породах находятся в
постоянном равновесии. Так, при повышении
температуры лёд подплавляется и пополняет
запасы незамёрзшей воды; при понижении тем-
температуры происходит обратный процесс — часть
воды замерзает и превращается в лёд. Кроме того,
содержащаяся в мёрзлой породе вода может
мигрировать — двигаться в грунте, и замерзать,
образуя в породе прослойки льда (шлиры) тол-
толщиной от сотых долей миллиметра до нескольких
сантиметров и более.
При любых изменениях температуры в мёрзлом
грунте начинается перемещение незамёрзшей вла-
влаги. Там, где теплее, лёд чуть-чуть подтаивает и
частично превращается в воду. Плёнка незамёрз-
незамёрзшей воды в этом месте становится толще, чем в
более холодных частях породы. После этого
«лишняя» вода перемещается туда, где её меньше,
и снова замерзает, увеличиваясь в объёме пример-
примерно на 9%. Породы, окружающие такой растущий
шлир льда, как бы раздвигаются в разные стороны,
и сильнее всего — вверх. В результате происходит
поднятие, вспучивание самой поверхности земли.
173
Энциклопедия для детей
Каменные «медальоны» в зоне вечной мерзлоты.
Но в то же время там, откуда уходит мигрирующая
вода, образуется пустота. Под весом вышележащих
пород она смыкается. Так происходит усадка
(сжатие) мёрзлой породы.
В общем можно сказать, что мёрзлая порода
является весьма подвижной системой, реаги-
реагирующей на любые изменения температуры.
ТЕМПЕРАТУРА И
МОЩНОСТЬ МЕРЗЛОТЫ
Зимой, когда средняя температура воздуха опуска-
опускается ниже 0° С, грунт промерзает. Однако промер-
промерзает неравномерно. Объясняется это тем, что грунт
обладает так называемым «термическим сопротив-
сопротивлением»: он сопротивляется холоду потому, что
имеет собственный запас тепла и собственную тем-
температуру. Зимний мороз схватывает, как правило,
лишь самый верхний слой грунта. Нижние же слои
он охлаждает всё меньше и меньше. То же самое
можно сказать и о летнем тепле: солнечные лучи
согревают поверхность земли, вглубь же тепло
проникает медленно. Поэтому если температура
воздуха на поверхности пород сильно изменяется
в течение года (зимой очень холодно, а летом —
жарко), то с глубиной эти сезонные перепады тем-
температуры становятся всё меньше и меньше. А на
определённой глубине и вовсе отсутствуют. Темпе-
Температура мёрзлого грунта там практически равняет-
равняется среднегодовой температуре на поверхности по-
пород.
Однако если мы начнём замерять температуру
мёрзлых пород ещё ниже по разрезу, то об-
Уже в старину люди научились строить дома в зоне вечной мерзлоты на сваях.
174
Внешние силы Земли
наружны, что она неуклонно повышается. Такое
повышение температуры связано с тем, что из недр
Земли идёт небольшой, но постоянный поток
тепла. Та глубина, на которой температура
мёрзлых пород достигает 0° С, является глубиной
распространения мёрзлых пород. Она может дости-
достигать нескольких сотен метров и более.
Максимальная мощность многолетнемёрзлых
толщ горных пород при этом может достигать
1300—1500 м и более, а отрицательная среднего-
среднегодовая температура пород на глубинах 10—20 м от
—12 до —15° С и ниже.
ХАНТАЙСКОЕ
ВОДОХРАНИЛИЩЕ
ВОДА
В областях распространения мёрзлых пород зна-
значительную роль играют надземные и подземные
воды. Надземные воды обычно перемерзают зимой.
В толщах мёрзлых пород существуют солёные воды
с отрицательной температурой — криопэги (от греч.
«криос» — «холод», «лёд»; «пэги» — «холодные
воды», «источники»). Эти воды не замерзают и
могут перемещаться в многолетнемёрзлых породах
так же, как и обычные подземные воды в талых
толщах. То, что вода, содержащая в себе соль,
замерзает при более низкой температуре, чем прес-
Бесной 1970 г., перекрыв плотиной реку Хантайку (пра-
(правый приток Енисея), гидростроители создали самое се-
северное в мире водохранилище, расположенное за поляр-
полярным кругом. Постепенно водохранилище начало наполнять-
наполняться водой. Однако через некоторое время обнаружилось,
что уровень воды в нём поднимается слишком медленно. А
ведь от высоты уровня воды в водохранилище (напора)
напрямую зависит мощность электростанции. За шесть лет
существования водохранилища запроектированный уровень
наполнения так и не был достигнут. Тогда специалисты
начали искать причину этого явления. Вода поступает, а её
уровень почти не поднимается... Оказалось, что не замерза-
замерзающая круглый год вода отогревала более холодные мёрз-
мёрзлые породы на дне и бортах чаши водохранилища. Эти по-
породы содержали большое количество льда, при таянии ко-
которого началось уменьшение объёма породы. В результате
дно как бы проседало вниз. Кроме того, оттаявшие борта
водохранилища начали осыпаться. В результате увеличились
глубина и площадь водохранилища, тогда как уровень воды
в нём остался практически постоянным. Увеличение объёма
чаши водохранилища за счёт оттаивания пород составило
около 3,5 км3. Эти процессы можно было бы предусмот-
предусмотреть, если бы геологи заранее изучили породы бортов и
ложа проектируемого водохранилища и количество содер-
содержащегося в них льда.
Дома, построенные без учёта особенностей грунта, разрушались.
175
Энциклопедия для детей
ная, известно давно. Не случайно зи-
зимой улицы городов специально посы-
посыпают солью, чтобы можно было хо-
ходить, не боясь гололёда. В мёрзлых же породах
существуют криопэги, представляющие собой на-
насыщенные солевые растворы. Концентрация солей
в них может достигать 200 г и более соли на 1 л
воды, в то время как 1 л морской воды содержит
в среднем 35 г соли.
Кроме того, как уже говорилось, в мёрзлом
грунте пресная вода может перемещаться по
породе. При этом в одних местах возникают
ледяные прослойки, а другие обезвоживаются и
превращаются в морозные грунты.
Таким образом, вода участвует практически во
всех мерзлотных (криогенных) процессах.
КРИОГЕННЫЕ
ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ
Криогенными процессами называют геологические
процессы, которые происходят при промерзании
или оттаивании горных пород, а также замерзании
подземных вод. Сезонное оттаивание — это оттаи-
оттаивание летом верхней части толщи мёрзлых пород.
Типичный пейзаж с буграми, называемыми «булгунняхами», встречающийся в
Центральной Якутии, на арктических приморских низменностях
северо-востока Сибири и Северной Америки.
Этот оттаивающий слой называется сезонно-талым
слоем. Сезонное промерзание соответственно —
промерзание зимой верхней части талых пород,
представляющей собой сезонно-мёрзлый слой.
Одно из явлений, широко распространённое в
пределах криолитозоны, — это многолетние бугры
пучения. Образовываться они могут по-разному.
Так, например, при промерзании талых торфя-
торфяников зимой к ним начинает мигрировать вода из
талых пород. Она тут же замерзает, превращаясь
в объёмистый шлир льда. Торфяник приподни-
приподнимается, на нём образуется бугор, постоянно
увеличивающийся, поскольку вода всё продолжает
поступать. Скорость роста таких бугров составляет
до 10—30 см в год. Они достигают в высоту от 2—3
до 20 м, а в основании — от нескольких десятков
до сотен метров. Такой бугор пучения называют
миграционным, т.к. он образовался в результате
миграции влаги.
Существуют и другие виды многолетних бугров
пучения. Один из них — инъекционный. Он
возникает обычно в районах мелких озёр и других
небольших водоёмов. Зимой такое озеро на вечной
мерзлоте зачастую промерзает до дна. Однако под
ним всегда есть насыщенные водой талые породы.
Они также начинают промерзать. Талые породы
оказываются как бы в мёрзлом
мешке: сверху них лёд, снизу
вечная мерзлота. Объём такого
мешка по мере промерзания пос-
постепенно уменьшается, и вода та-
талых пород, сжимаясь, начинает
давить на сдерживающие их стен-
стенки и кровлю. Наконец, под-
поддавшись этому давлению, мёрзлая
кровля в наиболее слабом месте
выгибается, образуя бугор пу-
пучения шлемовидной формы. Та-
Такие бугры пучения якуты назы-
называют «булгунняхами», а эскимо-
эскимосы — «пинго». Размер их зависит
от количества воды в подозёрных
талых породах (таликах) и может
достигать в высоту 30—60 м, а в
основании — 100—200 м. На-
Наиболее часто булгунняхи встреча-
встречаются в Центральной Якутии, на
арктических приморских низмен-
низменностях северо-востока Сибири и
Северной Америки.
Наиболее распространённое яв-
явление — выпучивание врытых
столбов, камней и других твёрдых
тел из рыхлых отложений, ко-
которые при промерзании увеличи-
увеличиваются в объёме и пучатся. Неред-
Нередко зимой такие рыхлые грунты
смерзаются с вкопанным столбом,
а затем, пучась, поднимают его
вверх. Столб как бы вынимается
из непромёрзшей части сезонно-
талого слоя. Образовавшаяся под
176
Внешние силы Зелии
ним полость заполняется водой или разжиженным
грунтом. При полном промерзании сезонно-талого
слоя в этой полости образуется лёд или силь-
сильнольдистый грунт. Летом, пока не
оттает подошва столба, он со-
сохраняет своё приподнятое поло-
положение. После вытаивания льда в
полости под столбом остаётся
грунт, и потому столб, хотя и
уходит в землю, но не настолько,
чтобы принять своё первоначаль-
первоначальное положение. С началом сле-
следующей зимы история повторя-
повторяется. И так из года в год.
Постепенно столб теряет устой-
устойчивость, наклоняется и падает. Не
беда, когда это происходит со
столбами изгородей, но когда
падают телеграфные столбы и
опоры электросети, деформируют-
деформируются сваи фундаментов зданий — это
уже стихийное бедствие. В приро-
природе же многолетний процесс выпу-
выпучивания валунов, скальных об-
обломков и мелких камней при-
приводит к формированию на по-
поверхности каменных россыпей,
образованию на пологих склонах
целых каменных потоков.
Иной вид криогенных процес-
процессов — растрескивание мёрзлых
пород. Из-за разницы отрицательных температур
в различных частях мёрзлых пород они раскалы-
раскалываются. При сезонном промерзании пород глубина
образующихся трещин не превышает мощности
сезонно-мёрзлого слоя. Однако в многолетнемёрз-
лых породах такие трещины могут проникать на
глубину до 3—4 м и более.
Если по какой-либо причине (потепление кли-
климата, деятельность человека) глубина сезонного
оттаивания достигает сильнольдистых грунтов или
подземных льдов, то они тоже начинают оттаивать.
Появляется вода, которая, нагреваясь на солнце,
повышает температуру находящихся под ней
пород, и они продолжают оттаивать дальше.
Причём эти породы постепенно уплотняются за
счёт вытаявшего льда. Так образуются термо-
термокарстовые озёра. При определённых условиях под
таким озером может протаять вся толща мёрзлых
пород насквозь.
Серьёзную опасность представляет собой и
характерный для криолитозоны процесс соли-
флюкции, развивающийся на склонах сопок,
холмов и оврагов. Солифлюкцией (от лат. solum —
♦почва»; fluxus — «течение») называют течение
рыхлых, сильно переувлажнённых масс грунта по
откосам. Верхний слой вечной мерзлоты оттаивает
летом на сравнительно небольшую глубину. Перио-
Периодически он сильно переувлажняется талыми и
дождевыми водами, которые не могут проникнуть
на глубину сквозь мёрзлые породы. В результате
верхний талый слой ещё сильнее намокает,
«Каменная река» — курум — на месте наледи, покрывающей зимой
берега реки в Западном Саяне (Южная Сибирь). Мерзлотные процессы
поднимают вверх из толщи рыхлых отложений глыбы горных пород, которые
покрывают обширные пространства.
увеличивается его вес, и он начинает сползать вниз
по склону. Причём это происходит даже на скатах
с уклоном всего 3—10°. Обычная скорость течения
грунта по склону составляет 2—10 см в год. Однако
иногда при обильных дождях или интенсивном
таянии скорость такого оползня достигает несколь-
нескольких метров в минуту. Известны случаи, когда
солифлюкционные сплывы разрушали палаточные
лагеря геологов на полуострове Ямал.
С водой в криолитозоне связаны такие явления,
как наледи. Наледями называются ледяные на-
наплывы, образующиеся в результате замерзания
излившихся на поверхность подземных речных
или озёрных вод. Зимой при промерзании верхней
части водоносных пород в них возникает всё
нарастающее гидростатическое давление (давление
воды). Это происходит потому, что вода, превра-
превращаясь в лёд, увеличивается в объёме, сдавливая
ещё не замёрзшую воду, и одновременно перекры-
перекрывает ей все выходы на поверхность. Между тем
вода, находящаяся подо льдом, сопротивляется
ему, стремясь вырваться наружу, давит на ледя-
ледяную корку промёрзшего грунта, пока наконец не
прорвёт её и не выплеснется из своего заточения.
Но, оказавшись на воле, вода быстро замерзает и
покрывает льдом только что проделанное ею самой
отверстие. И всё начинается сначала. Количество
таких циклов может достигать нескольких десят-
десятков за зиму. Толщина наледей порой достигает
7—10 м, а площадь — нескольких десятков
квадратных километров. Так, в 1866—1870 гг. на
177
Энциклопедия для детей
ОПАСНАЯ ТРЯСИНА
i строительстве Транссибирской магистрали на
модном из её участков (недалеко от станции Уруша)
пя прокладки железнодорожного полотна требовалось
сделать выемку. Грунт из выемки вывозился на телегах,
запряжённых лошадьми. Первое время возчики ездили по
дёрну. Однако через некоторое время дёрн был
полностью растоптан, а лежащие ниже вечномёрзлые
грунты превратились в настоящую трясину. В этой трясине
начали вязнуть лошади и телеги. И не только вязли, но и
тонули. Известен случай, когда одна лошадь погибла, а
ещё трёх едва успели спасти.
В подобной выемке на другом участке дороги едва
успели спасти человека, которого трясина засосала по
грудь. Грунт в этом месте, как оказалось, оттаял на
глубину более 10 м.
Оттаявший грунт превращался в какую-то жидкую
массу, в которой тонуло всё — и шпалы, и рельсы, и
балласт (в качестве которого использовали всевозможный
подручный материал — землю, камни, брёвна).
Последний привозили ежедневно, но вскоре он
бесследно поглощался оттаявшим грунтом.
северо-востоке Сибири одной из экспедиций была
обнаружена наледь площадью около 100 км2.
Хороший мог бы получиться каток! Только вот
беда: мест очередных выходов подлёдной воды на
поверхность на таком катке не отметишь, а
вырывается вода на свободу порой с настоящим
взрывом. И это опасно.
Кроме наледей в мёрзлых породах широкое
распространение имеют подземные жильные и
пластовые льды. Толщина таких пластовых льдов
достигает 25—30 м и более, а протяжённость —
нескольких сотен метров.
КРИОГЕННЫЕ
ПРОЦЕССЫ
И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
ЧЕЛОВЕКА
Сложные и трудно предсказуемые криогенные гео-
геологические процессы и явления во многом опреде-
определяют всю хозяйственную деятельность человека в
зоне вечной мерзлоты. Любая ошибка и оплош-
оплошность могут привести здесь к непоправимым по-
последствиям.
Наледь на реке взорвалась с оглушительным шумом, разбудившим местных жителей.
178
Внешние силы Земли
Так, неправильное строительство железных и
автомобильных дорог грозит усилением наледеоб-
разования. Сооружая дороги, человек невольно
перекрывает путь естественного потока грунтовых
вод. К примеру, укатанная дорога зимой про-
промерзает быстрее, чем земля по её обочинам.
Перемещающиеся грунтовые воды как бы натыка-
натыкаются на мёрзлую завесу под дорогой и, изливаясь
на поверхность, замерзают. Из-за этого на одном
из участков дорог в Центральной Якутии в течение
зимы возникло 60 наледей общей площадью
107 км2. Представляете себе, каково было ездить
по такой дороге? А сколько труда потребовалось,
чтобы наладить нормальное движение транспорта!
Немало забот приносит дорожникам и вспучи-
вспучивание почвы. Оно взламывает крепчайшие бетон-
бетонные покрытия шоссе и деформирует железнодо-
железнодорожные пути. На борьбу с этим бедствием и
ремонтные работы уходят основные средства и
силы строителей.
Серьёзные проблемы ставит перед строителями
зданий и инженерных сооружений сезонное подта-
подтаивание и промерзание грунтов. Оно приводит к
неравномерной осадке домов, что деформирует их,
делает непригодными к эксплуатации, а порой и
вовсе разрушает.
Для предотвращения всех этих бед необходимо
постоянное и тщательное изучение причин возник-
возникновения и характера геокриологических процес-
процессов. В решении этой задачи главная роль принадле-
принадлежит учёным-геокриологам, которые исследуют
практически все аспекты формирования и разви-
развития мёрзлых горных пород, тесно сотрудничая с
такими науками, как физика, химия, математика,
механика, климатология, палеогеография, геобо-
геоботаника, почвоведение и многими другими.
КОСМОС
С первыми полётами космических кораблей учё-
учёные обнаружили, что мерзлота существует не толь-
только на Земле. Мёрзлые горные породы были обна-
обнаружены на Марсе и Плутоне, а также на спутниках
Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона.
Действительно, ведь космическое пространство,
окружающее эти планеты, является настоящим
царством холода, где температура близка к абсо-
абсолютному нулю (—273,1° С). При таких низких
* * * Я
весьма сложным было использование выемки, "™
сделанной на 2147-м километре Забайкальской
железной дороги. Наледи полностью заполняли кюветы и
подбирались к линии. Скалывать лёд не успевали, и тогда
на участке протяжённостью 300 м через каждые 10—15 м
пришлось установить 25 жаровен, которые топили
дровами и обрубками шпал в течение всей зимы. Только
так, растапливая лёд и подогревая образующуюся воду,
удавалось добиться того, чтобы она уходила в землю, не
успев замёрзнуть. Тем самым выемку предохраняли от об-
образования наледей.
А в 1915 г. возле станции Ледяная (также в Забай-
Забайкалье) нужно было защитить мост через реку Джитба от
наледей. Для пропуска воды под мост в русле реки выше
и ниже моста на участке длиной до 120 м было ДЯ
установлено в прорубях 40 чугунных котлов, в которых SJjJ
непрерывно горели костры. Благодаря этому подогреву
наледь образовалась не у моста, а на 300 м ниже. Таким
образом мост был спасён от разрушения. ж
Иногда вода появляется там, где её менее всего ДИ
ожидают. Например, в марте 1913 г. вода прорвалась из-Шш
под земли в жилые бараки на 328-м километре Амурской
железной дороги и замёрзла. В результате все
помещения оказались забиты льдом до самого потолка.,
температурах некоторые газы замерзают и превра-
превращаются в лёд. Например если на Земле преоблада-
преобладает «водяной» лёд (НгО), то на Марсе он сосуществу-
сосуществует с «сухим» углекислым льдом (СОг). Спутник же
Сатурна Титан, по-видимому, покрывают застыв-
застывшие аммиак (NH3), метан (СН4) и этан (СгНв).
Уже сейчас быстрыми темпами развивается
криология планеты Марс, начинается изучение
мерзлоты на Луне, идёт накопление данных по
криологии других планет Солнечной системы. На
основе геокриологии возникает более общая наука
— планетарная криология, которая успешно
использует знания и законы учения о мёрзлых
породах Земли. Другими словами, в перспективе
речь идёт о перерастании геокриологии в космичес-
космическую криологию. И совсем не исключено, что кто-то
из читателей нашей «Энциклопедии» в будущем
займётся исследованием мерзлоты где-нибудь на
Марсе или Сатурне, открывая для человечества всё
новые и новые горизонты науки.
МЕТЕОРИТЫ.
ПРИШЕЛЬЦЫ ИЗ КОСМОСА
Наблюдая на ночном небе быстро угасающие
голубые линии, люди всегда стремились по-
понять и объяснить, что это такое. «Падающие
звёзды», — говорили одни. «Души умерших пра-
праведников», — возражали им другие. «Небесные
камни», — утверждали третьи. Иногда это бывает
не узкая светящаяся среди звёзд полоса, а ши-
широкий огненно-дымный след с яркой «головой» и
более узким «хвостом» — дракон, змей. Нередко
это явление сопровождается громом и гулом, паде-
179
Энциклопедия для детей
нием на Землю раскалённых камней
или глыб железа. И если про камни
ещё можно было думать, что их «за-
«забросил на небо» вулкан, то железо... Откуда
бралось железо?!
Сейчас известно, что во многих случаях люди
были свидетелями всего лишь оптических атмо-
атмосферных явлений: появления метеоров, болидов,
комет. Это вызывало удивление, иногда страх.
Нередко эти события будили фантазию и служили
основой легенд, преданий и сказок. И хотя
никакого следа на Земле эти «космические
пришельцы» не оставляли, скажем о них несколь-
несколько слов, ведь Земля — это только частица
Вселенной...
ЛЕТОПИСИ
СВИДЕТЕЛЬСТВУЮТ
Л Ж Ж *% года в 22-Й день было тихо, и небо всё
вГ I ОО^ чисто, а мороз лютый. В селе Новой Ерги и
в деревнях... от солнечного закату явилась будто звезда
великая и, как молния, быстро покатилась по небу,
раздвоив его... И потом облак стал мутен, и небо
затворилось; ...и на землю пал огонь... в облаке стало
шуметь, и пошёл дым, и загремело, как гром... и долго
гремело, так что земля и хоромы тряслись, и люди от
ужаса падали... Потом с великой яростию пало на землю
малое и великое каменье горячее; ...и снег около таял, а
которое большое каменье пало, и то уходило в мёрзлую
землю». (Из письма «попа Иванища» архимандриту
Кирилло-Белозерского монастыря Никите.)
пал камень с небеси, величество как бы воз,
« а • V^ видом багров... И о сём Ермак с товарищи
дивился...» (Сотник Семён Ремезов, «Краткая сибирская
летопись», конец XVI в.)
Р ЧТО ГОВОРИЛИ ДРЕВНИЕ
Но что камни часто на землю падают, в этом никто
сомневаться не будет». (Плиний Старший, 77 г. н.э.)
Гйревнив думали, что камни упадают с неба или
VI ^Цоттуда низвергаются богами. Посему они почитали
их за нечто священное, сохраняли их в храмах и
поклонялись им как идолам...» («О чудесных дождях (или
необыкновенных) и о низпадающих из воздуха камнях (аэ-
(аэролитах)». Сочинение Ивана Мухина, 1819 г.)
В конце XIII в. «низпал каменный дождь в Великом
Устюге, что в Вологодской губернии. ...Среди ясного
дня вдруг нашло на город шумное облако, от которого
помрачился дневной свет; по атмосфере раздавался столь
сильный и страшный гром, что говорившие не могли
слышать друг друга; земля тряслась, и молния долгое
время непрерывно блистала. Потом... страшные тучи
удалились от города к лесу и там начали извергать из
себя с чрезвычайным треском раскалённые камни, кои
много лесу истребили. (Зри «Житие Велико-Устюжского
Чудотворца Прокопия» в «Четьи Минеи» под 8 числом
Июля.)» («О чудесных дождях (или необыкновенных) и о
низпадающих из воздуха камнях (аэролитах)». Сочинение
Ивана Мухина, 1819 г.)
Каждый из нас, наверное, хотя бы раз в жизни
видел, как на чёрном ночном небе появляются и
гаснут стремительные голубые росчерки, которым
люди дали название «падающие звёзды». Это
метеоры, что в переводе с греческого означает
«парящий в воздухе». Мы наблюдаем кратко-
кратковременную вспышку раскалённого светящегося
газа в атмосфере на высоте 70—125 км. Она
возникает при вторжении с космической ско-
скоростью в атмосферу небольших твёрдых частиц
или их потоков. После ярких метеоров несколько
секунд виден след — это свечение отдельных
молекул.
Болид — это крупный метеор, который, как
огненный шар, с грохотом проносится сквозь
атмосферу. За шаром тянется огненный хвост,
рассыпаются искры и остаётся слабосветящийся
след, который виден даже днём, но всего лишь как
серая дымка.
Комета — это быстро перемещающийся на
звёздном небе светлый сгусток с тянущимся иногда
на полнеба хвостом, состоящим из разреженных
газов. Кометы холодные, сами они не светятся.
«Светиться» они начинают только тогда, когда
подходят близко к Солнцу.
Если за время движения в атмосфере твёрдые
частицы, вызывающие эти явления, не успевают
полностью разрушиться и сгореть, то их остатки
падают на Землю. Эти-то «остатки» и называются
метеоритами.
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Долгим и трудным, часто противоречивым был
путь к познанию того, что такое метеориты. Сама
картина падения метеорита, сопровождаемого ог-
огнём, грохотом, иногда сотрясениями земли, с не-
незапамятных времён рождала в человеке суеверный
ужас, представления о гневе богов, бросающих на
Землю камни. Поэтому эти небесные камни стано-
становились предметами поклонения, бережно сохраня-
сохранялись, их клали в могилы властителей как знак
богатства и могущества.
Поклонение «дарам богов» не мешало практиче-
практическому использованию метеоритного железа разны-
разными народами. Очевидно, что первое железо,
которое применялось людьми, было метеоритным.
Есть свидетельства использования метеоритного
железа для изготовления разнообразных пред-
предметов в разных местах земного шара. В китайском
могильнике времён династии Чанг (около 1400 г.
до н.э.) был найден медный топор с железным
лезвием. В 400—300 гг. до н.э. из метеоритного
железа в Китае и Греции чеканились монеты.
Железо, обрабатывавшееся ацтеками, было
также метеоритного происхождения. Когда завое-
завоеватель Мексики Эрнан Кортес спросил у вождей
ацтеков, откуда у них железные ножи, они указали
на небо. Ножи были сделаны из метеоритного
железа. Ацтеки не имели понятия о том, что можно
плавить руду и ковать железо, а это было известно
в Европе и Азии уже в течение трёх тысячелетий.
180
Внешние силы Земли
Уже в Древней Греции некоторые философы
предполагали, что метеориты связаны со звёздами
и, следовательно, образуются за пределами Земли
(так, например, считал Диоген в IV в. до н.э.). Тем
не менее обычно падения с небес описывались как
сверхъестественные, чудесные явления. На Руси
метеориты впервые упоминаются в Лаврентьев-
ской летописи, где в 1091 г. записано: «В се же
лето... спаде превелик змий от небеси; ужасошася
вси людие. В се же время, земля стукну, яко мнози
слыша». Описания падений метеоритов, в которых
они названы огненными змеями, есть и в других
русских летописях. Можно предполагать, что
именно падения метеоритов стали прообразом
огненного Змея Горыныча в народных сказках.
Такие представления продержались в науке до
XVIII в. С этого времени учёные стали категориче-
категорически отрицать возможность падения камней с неба,
несмотря на неоднократные наблюдения, иногда
даже засвидетельствованные нотариусом. Авст-
Австрийский минералог Штютц писал, что «...в наше
время было бы непростительно верить таким
сказкам», имея в виду падение каменного метеори-
метеорита в Баварии (Германия) в 1785 г. Знаменитый
французский химик Бертолле писал по поводу
падения метеорита Барботэн в 1790 г.: «Как
печально, что целый муниципалитет заносит в
протокол народные сказки, выдавая их за действи-
действительно виденное, тогда как не только физикой, но
и ничем разумным вообще их нельзя объяснить».
Перелом наступил, да и то не сразу, после
выхода в 1794 г. в Риге книги члена-корреспонден-
члена-корреспондента Петербургской Академии наук немецкого
физика Эрнста Хладни A756—1827). Он пришёл к
выводу, что и падающие звёзды (метеоры), и
огненные шары, и упавшие на Землю каменные и
железные глыбы связаны между собой и являются
обломками планет. Сразу после выхода книги в
свет её приняли в штыки. Однако 26 апреля 1803 г.
около городка Легль во Франции выпал каменный
дождь из нескольких тысяч обломков. Их падение
видели многие люди. Оно было засвидетельство-
засвидетельствовано официальными лицами. Против этого нечего
было возразить даже Парижской Академии
наук — в то время главному противнику при-
признания достоверности подобных явлений.
В XIX в. наука об изучении небесных камней —
метеоритика — интенсивно развивалась во многих
странах: России, Германии, Франции, Америке,
Австрии и др. Особый размах и значение исследо-
исследование метеоритов приобрело в последней четверти
XX в. Тому было две главные причины. Во-первых,
развитие космонавтики, запуски пилотируемых и
автоматических космических аппаратов сильно
раздвинули рамки наших знаний о Солнечной
системе, её малых и больших планетах и кометах.
Это увеличило интерес к «небесным гостям»,
которых находили на Земле. Во-вторых, в 1969 г.
множество метеоритов обнаружили в Антарктиде.
За 20—25 лет их там собрали более 12 тыс. штук.
До 1969 г. во всём мире не набиралось и 2,5 тыс.
метеоритов.
Заседание Парижской Академии наук по поводу
метеоритов. Выносится вердикт: «Как известно камней, в не
бе нет и быть не может. А потому всякое известие о
том, что они оттуда падают, заведомо ложно». 1772 г.
ИЗ ЧЕГО СОСТОЯТ
КОСМИЧЕСКИЕ
СТРАННИКИ
Метеориты по своему составу делятся на железные,
железокаменные и каменные. Образовавшиеся вне
Земли, они позволяют получать важную инфор-
информацию о внеземном веществе Солнечной системы.
В составе метеоритов выявлено более 150 мине-
минералов, которые, за исключением железа с при-
примесью никеля, широко распространены на Земле.
Никелистое железо также известно в породах зем-
земной коры, но на нашей планете оно является
редкостью.
Железные метеориты (их чуть больше 3%)
состоят главным образом из никелистого железа
(более чем на 95%) и содержат примесь других
минералов железа. Типичным представителем
этого класса метеоритов является Сихотэ-Алин-
ский, тысячи обломков которого упали в Приморье
12 февраля 1947 г.
Погожим солнечным утром этого дня художник
П.И. Медведев писал этюд в предгорьях хребта
Сихотэ-Алинь в Приморском крае. Вдруг (в 10 ч
38 мин) в северной части неба средь бела дня
появилась яркая звезда. Она стремительно неслась
по небу: превратилась в ослепительно яркий
огненный шар, затем вытянулась и, оставляя за
собой клубящийся и расширяющийся пылевой
след, скрылась за сопками. Это произошло почти
мгновенно — за 6—7 с. За это время трижды
раздался грохот, похожий на взрывы. Через
несколько минут после исчезновения небесного
странника из-за сопок послышались сильные
удары — как будто стреляли из тяжёлых орудий.
Они сменились грохотом, а затем гулом, много-
181
Энциклопедия для детей
Железные метеориты сложены кристаллами никелистого железа
(камасита), образующего «скелет» метеорита из вытянутых
«балок» — и
пластинок ■
Железокаменный метеорит (палласит)
содержит округлые сцементированные зёрна
оливина правильной формы.
тэнита, заполняющего промежутки
между ними. Характерный
узор, образованный пересечением
балок, получил название
«Видманштеттеновы фигуры».
САМЫЙ-
САМЫЙ...
Самый большой железный
метеорит, обнаруженный
на Земле (в Намибии, на юго-
западе Африки), — Гоба; весит
он около 60 т.
Самый большой из
известных науке каменных
метеоритов, упавший в Китае
it 8 марта 1976г., носит название
кратно повторенным эхом. По- Кирир„_ в атмос1фере он ^
няв, что он стал свидетелем кололся на множество облом-
падения метеорита, ХУДОЖНИК ков, выпавших в виде ме-
стал лихорадочно рисовать на теорнтного дождя. Общий вес
полотне только что увиденное собР""<°«> материала - 4 т.
диво. «Дымный» след на небе *>
сохранялся весь день, посте-
постепенно меняя форму, искрив-
искривляясь, и исчез только к вечеру.
Полёт болида видели тысячи
людей на расстоянии до 300 км, а «взрывы», удары и гул были
слышны ещё дальше. Вдоль линии движения огненного тела
в домах распахивались двери, вылетали стёкла, сыпалась с
потолков штукатурка, вылетала зола из печей, вымётывалось
пламя. В отключённой электролинии на мгновение появился
ток. Ржали, мычали, лаяли, рвались с привязи животные...
Через пять дней A7 февраля 1947 г.) в газете «Вечерняя
Москва» появилось сообщение о том, что в дальневосточной
тайге упал «гигантский пылающий метеорит».
Это была первая публикация о знаменитом ныне на весь
мир явлении, которое известно как «Сихотэ-Алинский
железный метеоритный дождь».
Железокаменные метеориты ещё более редки, чем желез-
железные; их всего 1—1,5%. В их состав примерно в одинаковых
количествах входят никелистое железо и некоторые силикат-
силикатные минералы — главным об-
образом оливин. По форме и
размерам минералов такие ме-
метеориты делятся на несколько
групп. К одной из самых рас-
распространённых групп относит-
относится метеорит Палласово железо.
Четыре года везли из далё-
далёкой Сибири огромную • глыбу
железа, и в мае 1777 г. она
наконец-то прибыла в Петер-
Петербургскую Академию наук. Гру-
Грубая пористая «губка» чистого
железа с включениями оваль-
овальных зёрен полупрозрачного ми-
минерала оливина весом 38 пудов
и более 50 см в поперечнике
была доставлена из Краснояр-
Красноярска. Отправил её оттуда из-
известный русский учёный и
путешественник Пётр Симон
Паллас A741—1811), который
считал эту находку «наиболее
П.И. Медведев. «Падение Сихотэ-Алинского метеорита». 1947 г.
МЕТЕОРИТ
ИЗ ШАХТЫ
Железный метеорит Марьин-
ка был найден случайно: в
геологическом музее города
Артёмовска (Украина) уста-
устанавливали глыбу угля из шахты
Белозерской, но она не поме-
помещалась на отведённое ей
место. Тогда молотком от-
откололи от неё кусок — и из
угля вывалился осколок ме-
метеорита весом 144 г. Он упал
на Землю 285—340 млн лет
назад и до наших дней проле-
пролежал в пласте угля. Это второй
по древности падения мете-
метеорит на нашей планете из
числа тех, которые исследова-
исследовались учёными.
182
Внешние силы Земли
Энциклопедия для детей
1
СИХОТЭ-АЛИНСКИЙ
МЕТЕОРИТНЫЙ ДОЖДЬ
Б дальневосточной тайге, в отрогах Сихотэ-Алиня,
12 февраля 1947 г., выпал на землю знаменитый
метеоритный дождь. Он был результатом встречи Земли
с одним из мелких астероидов (т.е. малых планет)
массой в сотни тонн, имевшего несколько метров в
поперечнике. Врезавшись в атмосферу, астероид начал
сильно нагреваться, оплавляться и разваливаться не
куски всё более мелких размеров. Первый взрыв
произошёл на высоте около 25 км, затем —
приблизительно 12 км и, наконец, — 6 км. По оценкам
специалистов, общее количество метеоритов (обломков
астероида, достигших Земли), превышает 100 тыс.
Рассеяны они на площади около 20 км2.
Первая экспедиция Академии наук СССР через 12
суток после события уже работала в тайге. Полевые
(состоялось более 20 экспедиций) и лабораторные
исследования упавших обломков и оставленных ими на
Земле следов продолжаются до настоящего времени.
Вес собранных на поверхности обломков колеблется
от 1745 кг до долей грамма (самый лёгкий из найден-
найденных — менее 0,2 г). Достигая земли, эти глыбы и оскол-
осколки ломали деревья, выбивали в твёрдых скальных
породах лунки (до полуметра в диаметре), воронки (до
9 м) и кратеры (поперечник самого большого — около
30 м). При этом куски метеоритного железа дробились
и силой удара частично выбрасывались из кратера.
Всего было найдено более 120 кратеров и воронок и
не менее 80 лунок. Экспедициями собрано около
удивительной достопримечательностью минераль-
минерального царства», колоссальным образцом земного
самородного железа. Прежде чем эту глыбу увидел
Паллас, она более 20 лет пролежала во дворе
кузнеца Якова Медведева, который обнаружил её
и перевёз к себе ещё в 1749 г., чтобы использовать
для собственных надобностей. За это время вес
глыбы уменьшился на полтора-два пуда.
После доставки глыбы в Санкт-Петербург Пал-
Паллас решил сообщить научному миру о сделанной им
находке: в России опубликовал некоторые сведения
о ней, а крупнейшим учёным разных стран
разослал образцы. Вскоре за этой находкой утвер-
утвердилось название «Палласово железо».
Факт существования в природе чистейшего
самородного железа (в чём многие сомневались)
стал общепризнанным благодаря находке Палласа.
Однако попытки понять, как образовалось подоб-
подобное железо, оставались безуспешными.
Коренные жители местности, где было найдено
Палласово железо, — хакасы — считали, что это
«упавшая с неба святыня». Высказывались раз-
различные предположения: что это железо было
выплавлено человеком при высокой температуре
или получено методом холодной ковки, что оно
выпало в осадок из раствора, выплавилось при
лесном пожаре, возникло при извержении вулка-
ПРОЕКЦИЛ
ТРАЕКТОРИИ
КРАТЕРНОЕ ПОЛЕ
184
Внешние силы Земли
на... Сам Паллас предположил, что глыба по-
появилась из глубин Земли, поскольку не сомневался
в её естественном происхождении. Правда, при
этом оставалось непонятным, откуда взялась
корка железистой окалины, которая когда-то
покрывала всю глыбу. Ведь окалина — оксид
железа — образуется только на поверхности
раскалённого металла. Вместе с тем в первом же
своём печатном сообщении Паллас честно отметил,
что старожилы убеждены, будто глыба «упала с
неба».
Правильное объяснение природы Палласова
железа дал уже упоминавшийся нами член-коррес-
член-корреспондент Петербургской Академии наук Эрнст
Хладни в своей книге «О происхождении най-
найденной Палласом и других подобных ей железных
масс и о некоторых связанных с этим естественных
явлениях». Книга вышла в 1794 г. на немецком
языке в Риге и Лейпциге. В ней Хладни доказал,
что метеориты, падающие камни и глыбы же-
железа — всё это разные стороны одного явления
(встречи Земли с небольшими космическими
телами). Эти тела врываются в земную атмосферу
с огромной скоростью, сильно нагреваются от
трения о воздух и «горят», покрываясь коркой
окалины. А несгоревшие остатки падают на Землю
в виде глыб: каменных (аэролитов) и железных.
15 тыс. обломков, общий вес которых около 30 т. Зна-
Значительно большее количество метеоритного вещества
осталось в почве в виде мелких осколков и пыли. Счи-
Считается, что всего на поверхность планеты выпало
70—80 т космического вещества.
фрагменты метеорита поражают разнообразной
формой поверхности. Обломки, образовавшиеся после
первого взрыва, дольше других летели в атмосфере, на-
нагреваясь при трении о воздух. Скорость повышения
температуры при этом достигала 2000° С в секунду.
Поэтому поверхность таких частей метеорита оплавлен-
оплавленная, блестящая, а по форме они похожи на слабо ока-
окатанную гальку. Обломки, возникшие при втором взрыве,
не успели оплавиться тек сильно: на их поверхности об-
образовались регмаглипты — впадины и выступы, подчё-
подчёркивающие внутреннее строение метеоритов, а образо-
образовавшиеся в результате последнего взрыва имеют
шероховатую поверхность и оплавлены очень слабо.
Состав Сихотэ-Алинского метеорита, вернее, его
обломков, на которые он раскололся в атмосфере,
был определён в Москве, в лаборатории Комитета по
метеоритам Академии наук. Оказалось, что в основном
он состоял из железа (93,29%) и содержал примеси
никеля E,94%), фосфора @,46%), кобальта @,38%),
серы @,28%) и меди @,03%).
Исследования Сихотэ-Алинского метеорита
продолжаются.
Первая стадия дробления
При вхождении в атмосферу
Сихотэ-Алинский метеорит
трижды дробился,
разваливаясь на всё более
и более мелкие обломки.
12
Вторая стадия дробления
гпТ i
Третья стадия дробления /
! I! I / /
/ / I I
I
185
Энциклопедия для детей
Метеорит Саратов. Колотая поверхность
с хондрами.
Сложное строение одиночной хондры в хондрите
Ракиты. Снимок под микроскопом.
Полнокристаллический ахондрит (эвкрит).
Снято под микроскопом.
В 1867 г. Палласово железо было распилено (на
что ушло более четырёх месяцев!), и затем один
из двух срезов был отполирован (что потребовало
ещё четырёх лет работы). В таком (распиленном и
отполированном) виде огромный метеорит можно
видеть сейчас в Москве, в Минералогическом
музее Российской Академии наук, который носит
имя А.Е. Ферсмана. Несмотря на все полученные
при изучении метеорита данные, окончательное
признание его внеземной природы пришло лишь в
1902 г., когда в Финляндии упал аналогичный по
составу метеорит (Марьялахти). Своеобразие соста-
состава Палласова железа (смесь самородного железа и
оливина) привело к выделению особого класса
метеоритов (железокаменных) и отдельной группы
в этом классе, которая так и называется —
палласиты.
Наиболее часто встречаютя каменные метеори-
метеориты. Они составляют 95—96% общего числа метео-
метеоритов. Основной отличительный признак камен-
каменных метеоритов — низкое (не более 20—30%,
обычно меньше) содержание никелистого железа.
Большая их часть состоит из силикатных мине-
минералов — оливина, пироксенов, полевого шпата.
Каменные метеориты очень разнообразны по
своему составу и строению. Некоторые из них
настолько своеобразны, что легко отличаются от
горных пород Земли. Они состоят из много-
многочисленных мелких шариков — хондр, за что и
названы хондритами. Размеры хондр колеблются
от ОД до 3,5 мм (хотя иногда достигают 4 см). На
1 см2 можно насчитать 50—100 шариков. Внутрен-
Внутреннее строение хондр не позволяет сомневаться, что
они образовались из капелек жидкости, которые
остывали с разной скоростью: от 5—10° в секунду
(тогда под микроскопом видна смесь кристаллов
оливина или пироксена и стекла) до 0,Га в секунду
(тогда хондры полностью слагаются кристаллами).
К хондритам принадлежит метеорит Царёв (упал
6 декабря 1922 г. близ города Царицына — ныне
Волгоград).
Небольшая часть хондритов (примерно 2—3%
общего числа метеоритов) резко отличается по
составу — они содержат много углерода (до 5%),
серы, воды (до 20%). Эти хондриты получили
название углистых. Их малое количество объяс-
объясняется, по-видимому, тем, что они сложены легко
разрушающимися минералами и редко долетают
до земли, сгорая в атмосфере. Типичными углис-
углистыми хондритами являются метеориты Старое
Борискино (упавший 20 апреля 1930 г. в Оренбург-
Оренбургской области в России) и Грозная (упавший 28
июня 1861 г. на Северном Кавказе).
Все остальные каменные метеориты, в которых
нет шариков хондр, называют ахондритами. По
минеральному составу они похожи на хондриты.
Большая часть ахондритов похожа на глубинные
магматические породы земной коры. Такие метео-
метеориты, как Ветлуга (упал 27 февраля 1949 г. в
Горьковской, ныне Нижегородской области в
России) или Червоный Кут (упал 23 июня 1939 г.
186
Внешние силы Земли
в Сумской области на Украине), трудно отличить
от земных горных пород — габбро.
Иногда ахондриты напоминают вулканические
породы Земли — базальты. Такой метеорит —
Ибитира — упал в Бразилии летом 1957 г. Он
представляет собой пористую стекловидную поро-
породу, насыщенную пузырьками газа. По особен-
особенностям своего строения он напоминает обломок
маломощного (толщиной 20—25 м) вулканиче-
вулканического потока.
Общей особенностью всех метеоритов являются
признаки дробления, ударов различной силы,
которые они испытали. Иногда это только трещи-
трещины, иногда весь метеорит состоит из обломков
разных по составу и строению хондритов или
ахондритов. По-видимому, история существования
метеоритов (точнее, их родительских тел) в космосе
была длительной и беспокойной.
КОГДА РОДИЛИСЬ
И КОГДА ВСТРЕТИЛИСЬ
С ЗЕМЛЁЙ
КОСМИЧЕСКИЕ
СКИТАЛЬЦЫ
В настоящее время возраст пород земной коры
обычно определяют по скорости распада радиоак-
радиоактивных химических элементов, которые в них со-
содержатся. Когда же начали применять эти методы
к метеоритам, то оказалось, что можно узнать
время не только их рождения, но и ещё двух
основных событий их жизни: время блуждания
метеорита в космосе (от разрушения родительского
Метеорит Царёв (распил).
КОСМИЧЕСКИЕ КАМНИ НА
СОВХОЗНОМ ПОЛЕ
Летом 1979 г. в Комитет по метеоритам Академии наук
СССР пришло письмо из села Царёв Волгоградской
области от электросварщике Бориса Георгиевича Никифо-
Никифорова, который писал, что на полях совхоза встречаются
большие, плотные и тяжёлые камни цвета ржавчины.
Исследование присланного им образца показало, что это
обломок метеорита. Уже 23 ноября 1979 г. первые 15 об-
образцов общим весом около 1 т (в том числе самый
крупный — 286 кг) были доставлены в Москву для
изучения. Многочисленные экспедиции сотрудников Ко-
Комитета по метеоритам а этот район позволили получить
дополнительный материал: сейчас число обломков
метеорита достигло 69, а их общий вес — 1225 кг.
Метеорит Царёв входит а число самых крупных
каменных метеоритов, найденных на Земле. Это самый
большой каменный метеорит, найденный на территории
России.
По-видимому, он образовался более 4,5 млрд лет
назад при очень высокой температуре (около 140& С).
Родительское тело этого метеорита (т.е. тот астероид, or
которого откололся кусок, упавший на Землю, —
будущий метеорит), вероятно, неоднократно сталкивалось
с другими такими же телами (астероидами) в космосе.
Наиболее сильные столкновения произошли около 2 млрд
лет назад и примерно 2,6—1,8 млн лет назад. Этот
последний удар был столь сильным, что произошло раз- Л
дробление родительского тела, и отдельные его части щ
дальше двигались самостоятельно.
Встреча многочисленных обломков метеорита Царёв с
Землёй произошла в пасмурный дождливый день 6 дека-
декабря 1922 г., около 7 часов вечера. Несмотря на ненастье,
огненный след на небе был виден на площади более
500 км в поперечнике. В газетных сообщениях того
времени приводились свидетельства очевидцев, наблю-
наблюдавших его движение с юго-востока на северо-запад. Они
видели яркий свет («будто сто глаз засверкало
одновременно»), слышали гром, от которого звенели
стёкла в окнах, ощущали сильный удар («подобный залпу
нескольких орудий»). Однако метеорит упал в мало-
малонаселённом тогда районе, сразу отыскать его не удалось,
и обломки метеорита, рассеянные на большой площади,
до 1979 г. оставались неизвестными науке. Можно не
сомневаться, что на поверхности целинных участков степи
или на небольшой глубине в пахотной земле осталось
много не обнаруженных ещё обломков.
космического тела до встречи с Землёй) и время
падения на Землю.
Наиболее постоянен возраст метеоритов: боль-
большинство их родилось 4,6—4,7 млрд лет назад. Это
указывает на то, что их вещество образовалось
одновременно с планетами Солнечной системы.
Однако имеется группа ахондритов, возраст кото-
которых много меньше — 0,65—1,4 млрд лет.
Время блуждания метеоритов в космосе колеб-
колеблется очень сильно: дольше всех скитался до
встречи с Землёй железный метеорит Дип Спринг
(США) — 2,3 млрд лет (!); меньше всех — хондрит
Фармингтон (США): лишь 25 тыс. лет.
187
Энциклопедия для детей
СОБИРАЙТЕ
«КОСМИЧЕСКИХ
ПРИШЕЛЬЦЕВ»
Уникальный источник информации о космиче-
космическом веществе — метеориты — очень важно
собирать и тщательно регистрировать обстоя-
обстоятельства их встречи с Землёй. Тем, кто находит
метеориты и передаёт их в Академию наук
(Москва, 117213, Комитет по метеоритам
Российской Академии наук), выплачивается
денежная премия.
Астрономам-любителям, астрономическим
кружкам, интересующимся космическими стран-
странниками. Комитет по метеоритам может выслать
брошюру — инструкцию по наблюдению
болидов, поиску и сбору метеоритов. А ниже
приводятся самые первые советы-рисунки,
показывающие, на что обращать внимание
и как регистрировать наблюдения.
В какой части горизонта появился и исчез
болид (измерение азимутов начала и конца
болида с помощью компаса).
НАПРАВЛЕНИЕ
НА ОБЪЕКТ
ТРАНСПОрГИр
ГРУЗИК
Угловую высоту точек начала и конца болида
над горизонтом можно определить
приближённо с помощью вытянутой руки или
транспортира.
Время падения метеоритов на Землю также очень
различно. Самый ранний из известных нам — хондрит
Брунфло — 463 млн лет назад погрузился в мягкий
известковый ил на дне моря, которое располагалось на месте
Швеции, и спокойно долежал до наших дней. Несомненно,
были и более ранние падения, но нам они пока неизвестны.
Что же касается самых поздних падений, то каждый год о
них появляются публикации в газетах, и список новых
метеоритов всё время пополняется.
Время падения метеоритов, собранных в Антарктиде,
сильно колеблется — от десятков тысяч до миллиона лет.
Оказалось, что частота падений закономерно меняется, но
по-разному для разных метеоритов. Для одних она
увеличивается каждые 10 лет, для других — каждые
200—240 лет. Эти интервалы хорошо соответствуют
изменениям активности Солнца и колебаниям интенсив-
интенсивности взаимодействия Солнца и Юпитера. Метеориты и их
родительские тела по своим размерам являются жалкими
песчинками по сравнению с самыми крупными телами
Солнечной системы. Этим и объясняется определяющее
влияние на их движение Солнца и Юпитера.
ОТКУДА ПРИХОДЯТ
НЕБЕСНЫЕ ГОСТИ
Определить орбиту, по которой движется метеорит к точке
встречи с Землёй, очень трудно. При случайных наблюде-
наблюдениях без инструментов и приспособлений или по рассказам
очевидцев не удаётся получить достаточно точные характе-
характеристики орбит. Но это оказалось возможным при исполь-
использовании сложных фотографирующих установок, объединён-
объединённых в специальные (так называемые болидные) сети. С их
помощью удалось точно установить орбиты и скорости
движения трёх метеоритов: Пршибрам G апреля 1959 г.,
Чехия), Лост-Сити D января 1970 г., США) и Инисфри
E февраля 1977 г., США). Кроме того, было рассчитано
много тысяч орбит метеоров — космических частиц, ко-
которые полностью сгорели в атмосфере. Эти точные измере-
измерения позволили установить, что большая часть метеоритов
приходит на Землю из пояса малых планет — астероидов,
которые движутся вокруг Солнца между Марсом и Юпи-
Юпитером. Их диаметр от нескольких десятков метров до
1020 км (у крупнейшей из малых планет Цереры). Ока-
Оказалось, что метеориты — это их обломки.
Однако не все метеориты — осколки астероидов.
Некоторые ахондриты выделяет из числа прочих метео-
метеоритов не только их малый возраст образования (не более
1,3—1,4 млрд лет вместо 4,5—4,6 млрд лет у преобла-
преобладающей массы небесных странников), но и другие свойства.
Эти метеориты родились на более крупном, чем астероиды,
космическом теле, в среде, обогащенной кислородом. По
составу газы, содержащиеся в таких метеоритах, близки к
атмосфере Марса. Эти особенности и привели к мнению, что
подобные метеориты были выброшены с Марса при его
столкновении с астероидами.
В 1983 г. среди антарктических метеоритов тоже были
найдены непохожие на остальные. Их изучение показало,
что они вырваны из тела нашей небесной спутницы —
Луны — при ударах гигантских метеоритов. Здесь уже
можно напрямую сопоставлять эти обломки из Антарктиды
188
Внешние силы Земли
с породами лунных «морей» и «равнин», т.к. десятки
килограммов лунных пород доставлены на Землю астронав-
астронавтами США и советскими автоматическими станциями.
Среди более дюжины «лунных» метеоритов уже известны
образцы как с видимой, так и с обратной стороны Луны.
Пространствовав в космосе от 100 тыс. до 10 млн лет, они
приземлились в Антарктиде в разное время — от
140—150 тыс. до 43 тыс. лет назад.
И наконец, нельзя не сказать ещё об одном типе
метеоритов — остатках комет. Собственно, метеорит
такого рода известен только один — Тунгусский, а о его
веществе имеются лишь самые общие данные. Хорошо
известна связь с кометами метеорных потоков, появ-
появляющихся в определённые сроки с закономерными интер-
интервалами. Например, поток Леонид (наблюдающийся еже-
ежегодно в середине ноября) по параметрам своего движения
хорошо соответствует комете 1866 I, августовский поток
Персеид — комете 1862 II, октябрьские Дракониды близки
комете 1926 VI (или Джакобини — Циннера), июньские
бета-Тауриды — комете Энке. Именно этому метеорному
потоку и его прародительнице комете Энке оказался очень
близок Тунгусский метеорит, взорвавшийся над Землёй
ранним утром 30 июня 1908 г. Яркая вспышка (взрыв) в
конце линии метеора — характерная особенность кометных
метеорных потоков. Это легко понять, т.к. вещество комет
(их ядер) является смесью льда и каменного материала. В
феврале 1986 г. ядро кометы Галлея впервые было изучено
автоматической станцией «Вега». При движении мимо
Солнца комета нагревается, лёд в её ядре испаряется, и
образуется газовый хвост кометы. Когда Земля проходит
через хвост кометы, эти камни сгорают в её атмосфере,
образуя светящиеся следы — метеоры.
Тунгусский метеорит, вероятно, был крупным обломком
ядра кометы Энке. Поэтому так страшен был его взрыв в
воздухе и так мало обломков достигло планеты. Лишь
мелкие частицы удалось отыскать в 1978 г. в «катастроф-
ном» слое торфа, образовавшемся в 1908 г. в том месте, где
траектория движения взорвавшегося тела встречается с
Землёй. Их длительное детальное изучение показало, что
минералы очень схожи с аналогичными минералами
метеоритов, а входящие в их состав алмаз и графит не
похожи на земные. Наверное, заявление одного из
исследователей: «Тунгусские метеориты падают каждый
год», — не так уж и далеко от истины. Просто каждый год
Земля встречает маленькие рыхлые фрагменты кометных
ядер, и они, сгорая по пути, «не доживают» до встречи с
твёрдой поверхностью нашей планеты.
ДЛЯ ЧЕГО ИЗУЧАЮТ
МЕТЕОРИТЫ?
Мы проследили, как с течением времени менялись и услож-
усложнялись представления людей об этом удивительном явле-
явлении — метеоритах. Космические странники оказались
очень многоликими по составу, строению и происхожде-
происхождению. Наверное, впереди ещё много открытий в исследова-
исследованиях этого многообразия — ведь именно в последние 25—
30 лет наука о метеоритах заметно продвинулась вперёд.
Можно смело утверждать, что метеориты дают нам
возможность изучать вещество и историю Солнечной
Наклон к горизонту. Нарисуйте видимый путь
болида по приведённому образцу.
Определите форму, яркость и размеры
головы болида по сравнению с Солнцем или
Луной. Типичные формы болидов такие:
1 — округлая, 2 — овальная, 3 — грушевидная,
4 — каплеобразная, 5 — веретенообразная.
След болида остаётся в небе довольно долго.
Хорошо, если вы успеете сфотографировать
его. Запишите дату, время и место наблюдения.
* * *
В июле 1980 г. в Красноярском крае появился
первый в мире памятный знак в честь об-
обнаруженного метеорита. Он установлен на
вершине сопки Метеоритной, в 400 м от того
места, где впервые на территории России был
найден метеорит — Палласово железо.
189
Энциклопедия для детей
системы. Самые древние порции этого
вещества имеются в ядрах комет.
Метеориты, пришедшие к нам от
астероидов, позволяют исследовать более поздние
стадии развития. Марсианские и лунные метеори-
метеориты рассказывают нам об ещё более поздних
процессах в космосе.
Таким образом, сбор и изучение метеоритов на
Земле — ещё один шаг к познанию Вселенной и, в
частности, прошлого нашей планеты.
ГИГАНТСКИЕ
МЕТЕОРИТНЫЕ КРАТЕРЫ.
ЗВЁЗДНЫЕ РАНЫ
Если разглядывать некоторые планеты Солнеч-
Солнечной системы и их спутники — Меркурий,
Марс, Луну, Европу, Ганимед (два послед-
последних — спутники Юпитера) — из ближнего космо-
космоса, то поражает одна их общая черта. Все они,
большие и малые, несущиеся по своим орбитам в
чёрных просторах космоса, усеяны кольцами
разной величины. Это гряды холмов, крутыми
уступами спускающиеся внутрь, в сторону округ-
округлых впадин, и полого наклонённые наружу.
Размеры их — от многих сотен километров в
поперечнике до нескольких километров, сотен
метров и даже меньше. Эти впадины, окружённые
холмами, — метеоритные кратеры, которые
образуются при столкновении космических тел
(астероидов и их осколков — метеоритов, а также
комет) с планетами и их спутниками. Оказывается,
немало таких кратеров и на Земле.
Метеоритный кратер Брамс на Меркурии имеет диаметр
около 100 км. На снимке хорошо видны центральная горка
и крутые ступенчатые борта кратера.
ПАДАЮЩИЕ ЗВЁЗДЫ
Это происходило в 1969 г. на севере Сибири. Поза-
Позади остались тысячи километров дороги от Ленин-
Ленинграда до Хатанги. Уже два часа вертолёт шёл над
тундрой — то зелёной, болотистой, то рыжей,
каменистой. До цели оставалось совсем немного.
Наконец внизу показалась огромная округлая кот-
котловина — сотня километров в поперечнике и пол-
полкилометра глубиной. Редкий лиственничный лес
да болота на дне; скалистые обрывы поднимаются
над широкими петлями реки Попигай, пересе-
пересекающей котловину по пути к океану.
Вертолёт приземлился. Геологи выгрузили своё
снаряжение, продукты, надувные лодки... Нача-
Началась работа, приносившая всё новые сюрпризы и
загадки — почему земные пласты лежат так
странно, нарушая «привычные правила»; почему
они так раздроблены, а местами оплавлены и
разрушены непонятно какой (но ясно, что огром-
огромной!) силой. Несколько лет подряд работала
экспедиция. Приезжая домой, учёные тщательно
исследовали в лабораториях привезённые образцы
горных пород. И наконец пришли к выводу —
здесь, на севере Сибири, около 39 млн лет назад на
Землю упал гигантский метеорит массой примерно
1 млрд т, достигавший 1—1,5 км в поперечнике.
Так была открыта одна из самых крупных
«звёздных ран» на Земле — Попигайский метео-
метеоритный кратер.
Раньше никто и не думал, что при падении
крупного метеорита может образоваться многокил-
многокилометровая воронка. Даже после того как в конце
XIX в. выяснили, что котловина Метеор в штате
Аризона (США) — 1220 м в поперечнике и 184 м
глубиной — возникла при ударе железного метео-
метеорита, образование более крупных воронок (имею-
(имеющих десятки и сотни километров в попереч-
поперечнике) просто не обсуждалось. Оно считалось не-
невозможным.
И только в 50-х гг. XX в., когда начали делать
фотосъёмку Земли с самолётов, были обнаружены
огромные — 10, 20, 30, 70 км в поперечнике —
котловины (занятые обычно озёрами), образо-
образовавшиеся при ударах гигантских метеоритов.
Сейчас известны ещё более крупные кратеры — до
190
Внешнее силы Земли
180 км в диаметре, и нет сомнений, что могут быть
найдены и значительно ббльшие.
К концу 60-х гг. их было известно немного,
всего около 50. Геологи только учились различать
метеоритные кратеры среди других геологических
образований на Земле, только начинали сравни-
сравнивать их с такими же кольцами на других планетах,
делали первые попытки понять, как они образо-
образовались.
Люди давно наблюдают так называемые «па-
«падающие звёзды». На самом деле кратковременные
вспышки, появляющиеся и гаснущие на ночном
небе, — это следы движения в атмосфере твёрдых
частичек из космоса. Более крупные частицы, не
успев сгореть, падают на землю, — это метеори-
метеориты. Во многих дошедших до нас письменных
свидетельствах описаны случаи падения с неба
камней и железных глыб. Однако далеко не все
соглашались с тем, что эти рассказы и предания
правдивы.
Решающее доказательство того, что многие
легенды о «падающих с неба камнях», «огненных
стрелах» и других подобных явлениях основаны на
реальных (хотя и давних) событиях, было получено
в начале 30-х гг. XX в.
Давным-давно у арабских племён, живших на
Аравийском полуострове, существовала легенда о
том, что в урочище Эль-Хадида пустыни Руб-эль-
Хали есть «развалины нечестивого города, сож-
сожжённого небесным огнём». Населявшие это место
люди прогневили, если верить легенде, богов, и
огненная стрела уничтожила дерзких нечестивцев.
В 1932 г. английский исследователь Г. Филби
отправился проверять эту легенду. Добравшись до
цели, он обнаружил, что никаких развалин города
нет: среди невысоких пологих холмов располага-
располагались четыре небольших метеоритных кратера
(самый крупный из них имел всего 100 м в
диаметре), частично занесённые песками пустыни
Аризонский
метеоритный
кратер
образовался около
50 тыс. лет назад.
Его поперечник
1220 м.Снимок
сделан с самолёта
зимой,
ранним утром.
САМЫЙ ИЗВЕСТНЫЙ
МЕТЕОРИТНЫЙ КРАТЕР
На высокогорном плато в штате Аризона (США) между
городами Уинслоу и Флагстаф находится глубокая
чашеобразная котловина. С самолёта видно, что она имеет
форму квадрата с закруглёнными углами. Поперечник
квадрата — /220 м, глубина котловины — 184 м. Она
окружена валом из обломков горных пород, имеющим
высоту 50—60 м. Это знаменитый на весь мир Аризонский
метеоритный кратер, известный также под названиями
Кун-Бютт, Горный кратер, кратер Метеор, кратер
Барринджер.
Известность его определяется многими причинами.
Прежде всего это первое такое образование, для
которого было доказано, что оно возникло при ударе о
Землю огромного железного метеорита. В кратере и
вокруг него было собрано более 30 т обломков
метеоритного железа, и самый крупный из них весил
639,1 кг. Кроме того, вокруг кратера в почве и на
поверхности находится масса мелких и мельчайших шар-
шариков и пылинок метеоритного железа; общий вес его
оценивается в 12 тыс. т. Этот метеорит (его назвали
Каньоном Дьявола} был первым железным метеоритом, в
котором нашли алмазы. В изменённых ударом метеорита
песчаниках, слагающих плоскогорье, здесь впервые на
Земле были обнаружены плотная и сверхплотная формы
кремнезёма. Обычно кремнезём (окись кремния — SiOj)
находится в земной коре в виде минерала кварца с
плотностью около 2,65 г/см2. В Аризонском же кратере
возникли два новых минерала — коэсит (с плотностью
3,01 г/см*} и стишовит (с плотностью 4,35 г/см2). Для их
образования требуется давление в 35 и 100 тыс. атмосфер
соответственно, и поэтому на поверхности Земли они
могут появиться только в астроблемах. Много и других
необычных открытий было сделано в Аризонском кратере
и, наверное, будет ещё сделано.
Первые люди поселились около кратера 20—25 тыс.
лет назад (он возник примерно 50 тыс. лет назад). И
индейцы, населявшие зтот район, рассказывали легенду о
том, что некогда огненный бог спустился на своей
колеснице на землю, после чего и остался кратер.
Поэтому индейцы носили обломки метеорита как амулеты
и клали их в могилы своих умерших сородичей.
Метеоритная природа этих железных осколков была
впервые определена в 1891 г. американским
исследователем А.Э. Футом. В 1902 г. горный инженер из
Филадельфии Д-М. Барринджер купил участок земли с
кратером, С этого времени и поныне Аризонский кратер
является единственным природным объектом такого типа,
находящимся в частной собственности. Он принадлежит
уже третьему поколению семьи Барринджеров.
Д.М. Барринджер пытался найти «сам метеорита — тогда
думали, что кроме осколков должна быть очень крупная
глыба никелистого метеоритного железа под дном крате-
кратера. Он пробурил несколько скважин, прошёл шахту, но
все эти работы (давшие много интересных сведений по
геологическому строению кратера) показали,что гигант-
гигантский метеорит при ударе раздробился на огромное ко-
количество обломков, частью расплавился, частью
испарился.
В музее, созданном «Метеоритной компанией Бар-
ринджера» и расположенном прямо на краю его
огромной чаши, показана история открытия и изучения Ар-
изонского метеоритного кратера и других подобных ему
образований.
191
Энциклопедия для детей
\
СКОЛЬКО НА ЗЕМЛЕ
АСТРОБЛЕМ?
всего на Земле (к 1993 г.) известно 170
астроблем. Из них в Австралии распо-
расположено 19, в Азии — 24, Северной Америке
56, Южной Америке — 7, Африке — 21, в
Европе — 43.
САМЫЙ-САМЫЙ...
Самый древний из известных метеоритный
кратер на Земле — Суавъярви — имеет
возраст около 2,5 млрд лет и диаметр 16 км;
он расположен в Карелии.
Самый молодой метеоритный кратер на
Земле — Стерлитамакский — образовался
в Башкирии 17 мая 1990 г.; его диаметр около
10 м.
Самый большой метеоритный кратер на
Земле — Чиксулуб — возник в Мексике на
полуострове Юкатан около 65 млн лет назад;
его диаметр не менее 180 км.
«...и я увидел звезду, падшую с неба на
землю... Она отворила кладязь бездны, и
вышел дым из кладязя,как дым из большой
печи; и помрачилось солнце и воздух от
дыма...» («Откровение Святого Иоанна
Богословах, гл. 9.)
Тектиты — индошиниты (название происходит
от названия полуострова Индокитай). Найдены
во Вьетнаме.
и окружённые глыбами шлака и стекла, оторвавшихся при
ударе метеорита. Позднее были найдены обломки железного
метеорита. По сферическим стекловидным частицам, пред-
представляющим собой оплавленные породы, радиохимическим
методом было определено время падения метеорита —
примерно 6,5 тыс. лет назад. В то время Аравийский
полуостров уже был заселён людьми. Они видели огненный
след в небе, а обнаружив шлак, стёкла, обломки пород вокруг
воронок и передавая рассказ о событии из поколения в
поколение, донесли до наших дней легенду, которая вдох-
вдохновила экспедицию Филби.
Метеоритные кратеры на Земле (их сейчас известно около
170, и каждый год находят 2—5 новых) интенсивно изучаются
учёными разных стран. Поэтому можно представить себе
общую картину и многие подробности этого красивого и
одновременно страшного процесса — образования метео-
метеоритных кратеров.
Результат столкновения с Землёй космических тел (астеро-
(астероидов и их осколков — метеоритов, а также комет) зависит от
массы этих тел, скорости их движения относительно Земли и
угла, под которым происходит соударение. Все эти величины
бывают очень разными. Масса тел может быть от долей грамма
до многих миллиардов тонн, размеры этих тел — от долей
миллиметра до нескольких километров в поперечнике.
Скорости соударения могут быть от почти нулевых до 70 км/с.
Так, например, метеорит Гоба (весом 60 т), обнаруженный в
Намибии, лежит на поверхности без каких-либо следов
повреждения почвы вокруг него. Углы встречи тоже меняются
от нескольких градусов до 90°. В этом отношении показательно
кратерное поле Рио-Кварто в Аргентине, где на площади
30 км2 обнаружено восемь «шрамов» — вытянутых следов от
удара метеорита. Самый крупный из них имеет длину 4,5 км,
ширину 1,1 км, а глубину всего 7 м. Метеорит, оставивший
эти полосы, упал не позже чем 10 тыс. лет назад. Эксперимент
показал, что угол падения относительно Земли составил от 5
до 8°.
При столкновении метеорита с Землёй возникает ударная
волна, которая сжимает и дробит горные породы. Высвобож-
Высвобождающаяся энергия ■ нагревает, частично плавит и даже
испаряет их!
При малых скоростях (до 3 км/с) метеорит образует ямку
или небольшую воронку (до 100 м в поперечнике), окружён-
окружённую выброшенными обломками местной породы и самого
метеорита без признаков плавления. Такой метеорит упал
17 мая 1990 г. в 23 ч 20 мин по местному времени в полутора
километрах северо-западнее совхоза «Стерлитамакский»
(Башкирия). На только что засеянном пшеничном поле
образовалась воронка диаметром 10 м и глубиной 4,5—5 м,
окружённая валом высотой 0,6—1 м. В кратере и вокруг него
было собрано много обломков космического железа весом от
долей грамма до 6,6 кг. По этим обломкам и размерам воронки
определили, что размер метеорита до удара был около 1 м в
поперечнике.
Если скорость метеорита превышает 3 км/с, то породы не
только дробятся, но частично плавятся и частично испа-
испаряются. В этих случаях образуются воронки гораздо больших
размеров. Это и есть гигантские метеоритные кратеры,
которые американский геолог Роберт Дитц в 1960 г.
предложил называть астпроблемами, что в переводе с
греческого означает «звёздная рана».
Огромные размеры «звёздных ран» (примерно четвёртая их
часть имеет от 16 до 180 км в поперечнике) связаны с тем, что
192
Внешние силы Земли
при больших скоростях падение метеорита сопровождается
взрывом. Громадная кинетическая энергия (т.е. энергия
движения) метеорита на 40—60% и более превращается в
гепло, и это приводит к испарению части пород. Очень
приблизительно можно представить соотношение обломков,
расплавленного вещества (расплава) и пара как 100 : 10 : 1.
Это значит, что при образовании крупных (десятки кило-
километров в диаметре) астроблем выделялись десятки кубических
километров пара, сотни и даже тысячи кубических километ-
километров расплава, десятки и сотни тысяч кубических километров
обломков. Чтобы представить, как много энергии выделяется
при ударе метеорита, можно сравнить её с энергией
химических взрывчатых веществ: на один грамм веса
метеорита выделяется в 100—1000 раз больше энергии, чем
на один грамм веса химического взрывчатого вещества. По
количеству выделяемой энергии удары метеоритов больше
похожи на ядерные взрывы, чем на химические.
В месте соударения действует давление до 10 млн атмосфер,
а температура здесь превышает 10 000° С. Это давление больше
чем в 7 раз превышает давление в центре" Земли! Породы
преобразуются, изменяясь совершенно необычным образом.
Возникают такие породы и минералы, которые на Земле
вообще не могут появиться при обычных условиях.
Обломки разного размера и струи кипящего расплавленно-
расплавленного вещества выбрасываются за пределы кратера на расстояние
одного-двух радиусов от его границ. Мелкие капли расплава
улетают за сотни километров от кратера и, застывая, образуют
россыпи стеклянных шариков и вытянутых струеобразных
капель, изумляющих необычностью формы, цвета и свойств.
Их называют тектитами. Небольшая часть выбросов
разгоняется до 30 км/с и более. Она способна даже преодолеть
притяжение планеты и уйти в космос! Облака пара поднима-
поднимаются высоко в атмосферу Земли и рассеиваются на громадные
расстояния. Пар медленно остывает и превращается в
стеклянные шарики. Сколько раз их находили там, где нет ни
вулканов, ни метеоритных кратеров. Сколько раз они ставили
в тупик геологов, изучающих древние осадочные породы.
Образование метеоритного кратера происходит в десятки и
сотни миллиардов раз быстрее, чем какие-либо другие
геологические процессы на Земле (извержения вулканов,
землетрясения). Воронка кратера, имеющая десятки кило-
километров в поперечнике, образуется за несколько десятков
секунд или буквально за считанные минуты.
Очень большая скорость процессов принципиально отли-
отличает метеоритный удар от иных земных катастроф. Энергия
метеоритного удара при образовании кратера диаметром
30—80 км мало отличается от энергии катастрофических
землетрясений (например, в Ашхабаде в 1948 г., в Армении в
1988 г.) или вулканических взрывов (например, вулкана
Безымянный на Камчатке в 1956 г., вулкана Кракатау в
Индонезии в 1883 г. и др.)- Однако в отличие от землетрясений
и извержений при ударе метеорита вся энергия выделяется
мгновенно и за время в 10 тыс. раз более короткое.
«Звёздные раны» Земли, возникающие при таких сильных
столкновениях, имеют разные форму и размеры в зависимости
от силы удара. Небольшие (до 3—8 км диаметром) представ-
представляют собой чашеобразные углубления, окружённые валом.
Глубина их составляет около 1/3 диаметра. Примерами таких
простых кратеров являются кратер Каали в Эстонии (его
диаметр 100 м, возраст около 3,5 тыс. лет), Метеор в США
(диаметр 1220 м, возраст примерно 50 тыс. лет), Шунак в
Казахстане (диаметр 2,5 км, возраст около 12 млн лет) и др.
Мелкие текгиты — иргизиты (от названия
реки Иргиз). Метеоритный кратер Жаманшин
(по-казахски — «плохое место»). Актюбинска»
область, район посёлка Иргиз (Казахстан).
Тектиты цвета бутылочного стекла — молдавиты
(от немецкого названия реки Влтавы —
Moldova). Чехия, село Коросеки. Молдавиты
связаны с образованием метеоритного кратера
Рис в Германии 14,7 млн лет назад.
193
Энциклопедия для детей
1
Эти астроблемы простого строения
составляют 55—60% от общего числа
выявленных сейчас на Земле.
Более крупные астроблемы имеют и более
сложное внутреннее строение. Во-первых, они
сравнительно менее глубокие и чем больше их
диаметр, тем меньше относительная глубина — от
1/3 диаметра (как это было у простых кратеров)
она уменьшается до 1/10 и даже до 1/30—1/50
диаметра. Во-вторых, в центре воронки в них
обязательно имеется центральное поднятие (цен-
(центральная горка) — очень крутая возвышенность,
поднимающаяся над дном кратера иногда до
уровня вала. Древние кратеры заполнены осад-
осадками (озёрными или морскими) или даже пере-
перекрыты ими так, что сверху не видно ничего
необычного. Только специальные исследования
позволяют представить всю сложность внутреннего
строения гигантских астроблем, таких, как Пу-
чеж-Катункская (диаметр 80 км, возраст около
200 млн лет), расположенная в 100 км к северу от
Нижнего Новгорода; Попигайская (диаметр
100 км, возраст 39—40 млн лет), находящаяся в
700—800 км к востоку-северо-востоку от Норильс-
Норильска; Чиксулуб в Мексике (диаметр 180 км, возраст
около 65 млн лет).
Поэтому «звёздных ран» на Земле известно
мало — всего около 170 — по сравнению с другими
планетами Солнечной системы, где их количество
измеряется многими сотнями и даже тысячами.
О ЧЁМ РАССКАЗЫВАЮТ
«ЗВЁЗДНЫЕ РАНЫ»
Три причины заставляют искать и изучать эти
необычные образования на Земле.
Во-первых, это свидетели столкновений косми-
космических тел. Следы таких соударений гораздо чаще
встречаются на других планетах Солнечной сис-
системы. Исследуя их на Земле, сравнивая планеты в
этом отношении между собой, мы учимся лучше
понимать ход космической истории, познаём
законы, управляющие космосом, а значит, и
нашей планетой и в конечном счёте определяющие
условия существования жизни на Земле.
Во-вторых, столкновения с Землёй гигантских
космических тел — это страшные катастрофы.
Удар метеорита подревней Земле. Взрыв астероида при ударе вызвал образование воронки. Из неё вытекают потоки
расплава, вылетают глыбы и обломки раздробленных пород. Часть обломков имеет очень большие
скорости (до 30 км/с) и, преодолев притяжение Земли, уходит в космос. Над кратером повисает, быстро расширяясь,
шар раскалённого газа — это продукты испарения пород, слагающих земную кору в месте удара астероида.
194
Внешние силы Земли
Встреча Земли с малой планетой, имеющей 10 км
в поперечнике, равнозначна взрыву миллиарда
таких ядерных бомб, как бомба, уничтожившая в
1945 г. японский город Хиросиму. Страшные
последствия одной подобной встречи, происшед-
происшедшей примерно 65 млн лет назад, хорошо изучены.
Тогда с нашей планетой встретился астероид
примерно такого размера. На подходе к Земле он
развалился на несколько обломков разного разме-
размера, которые образовали «звёздные раны» по всей
планете. Это — Чиксулуб в Мексике (диаметр
180 км), Кара F0 км) и Усть-Кара B5 км) на
Полярном Урале в России, Менсон C5 км) в штате
Айова (США), Каменка B5 км) и Гусевка A км) в
восточной части Донбасса в России. Гигантские
взрывы вызвали землетрясения и воздушную
ударную волну; тепловое излучение сжигало всё
вокруг на десятки километров; дым от пожаров,
пыль и пар, выброшенные из кратеров, затмили
солнце, а это в свою очередь вызвало резкое
долговременное похолодание. Но, пожалуй, самым
страшным бедствием были кислотные дожди: при
образовании кратера Чиксулуб испарилось огром-
огромное количество ангидрита (сернокислого кальция),
и на Землю выпал дождь из серной кислоты — в
среднем 1200 г кислоты на каждый квадратный
километр поверхности планеты.
Такое сочетание неблагоприятных условий
должно было вызвать гибель растений и животных
на суше и в верхних слоях океанических вод (до
глубины 200 м). По мнению некоторых исследова-
исследователей, именно с этой катастрофой связаны массо-
массовая гибель динозавров, летающих и плавающих
ящеров, морских моллюсков, резкое сокращение
разнообразия кораллов, а также фораминифер и
других микроорганизмов, сильное изменение на-
наземных растений и водорослей. Таким образом,
столкновение с астероидом оказало катастрофиче-
катастрофическое воздействие на жизнь на Земле.
Предполагается, что подобные события проис-
происходили в истории нашей планеты неоднократно.
Некоторые учёные считают, что такие катастрофи-
катастрофические столкновения повторяются регулярно —
через 28—30 млн лет, но достоверных данных пока
нет. Тем не менее сейчас известно около 200 малых
планет, орбиты которых пересекают орбиту Земли,
а это значит, что вероятность разрушительных
столкновений достаточно велика. В ближайшие
50 лет она составляет 1:6000—1:20 000, и риск
погибнуть при таком столкновении выше, чем,
например, риск погибнуть в авиакатастрофе,
умереть от рака или ботулизма.
И наконец, третья причина, определяющая
интерес к «звёздным ранам», — месторождения
полезных ископаемых. Высокие и сверхвысокие
давления и температуры способствуют образо-
образованию в астроблемах за короткое время (от тысячи
до десятков тысяч лет) промышленных месторож-
месторождений алмазов и ртути, меди и никеля, свинца и
цинка, поделочного и строительного камня. А в
погребённых под озёрными и морскими осадками
метеоритных кратерах известны скопления горю-
горючих сланцев, угля, нефти, минераль-
минеральных и пресных вод. Подобные место-
месторождения используются уже сейчас: в
Швеции добывают свинец и цинк в астроблеме
Сильян, в Канаде — никель и медь в астроблеме
Садбери, в США — нефть из нескольких аст-
роблем. Многие здания в старинном городке
Нёрдлингер в Баварии (Германия) облицованы
зювитом — красивой и легко поддающейся
обработке горной породой, возникшей при образо-
образовании метеоритного кратера (городок стоит в
самом кратере!) 14,7 млн лет назад. А на Украине,
недалеко от города Винница, есть село Жорнище,
которое названо так потому, что здесь уже более
2,5 тыс. лет из зювитов Ильинецкой астроблемы
делают жернова для мельниц.
Метеоритные кратеры на Земле ещё очень слабо
изучены — ведь серьёзные исследования их
начались только в 60-х гг. XX в. Поэтому далеко
не на все вопросы об этом интересном явлении
природы пока найдены ответы. И здесь открывает-
открывается широкое поле деятельности для специалистов
разных областей знания. Физикам и химикам,
геологам и географам, зоологам и ботаникам есть
где приложить руки и умение, расширяя познания
человека об окружающем его мире.
1ЮНВВВЯШЯВЯВ1———-
ПОИСКИ «ОЗЕРА ЧИСТОЙ
ВОДЫ»
ЛАетеоритный кратер Эльгыгытгын расположен на
МтЖпопуострове Чукотка. Он образовался 3,5 млн лет
назад и имеет диаметр 18 км. В кратере находится озеро
диаметром 12 км и глубиной 170 м. Само его название в
переводе с чукотского языка означает «озеро чистой
воды». Таких больших и глубоких озёр нет на многие
сотни километров вокруг. Известия об этом необычном
природном объекте дошли до учёных ещё в XVIII в., но
очень долго никому из них не удавалось его увидеть.
Специальная экспедиция,отправленная Российской
Академией наук на его поиски в 1912 г., вернулась ни с
чем, не дойдя до озера всего 20 км. В её отчёте
утверждалось, что озера не существует.
Первым из исследователей, увидевших озеро
Эльгыгытгын, был академик Сергей Владимирович Об-
Обручев. В 1934 г. летом он наблюдал его с самолёта, а в
полярную зиму специально приехал на собаках с
побережья Северного Ледовитого океана из посёлка
(теперь города) Певек, чтобы точно определить
местоположение озера и его размеры. «Его сходство с
лунным кратером кажется... ещё разительнее с земли,
чем с самолёта. Громадные размеры этого кратера...
ставят его наравне с маленькими лунными кратерами, —
писал СВ. Обручев в своей книге «По горам и тундрам
Чукотки». — Оно (т.е. озеро. — Прим. ред.) «лежит» в
кальдере вулкана и является исключительным явлением в
ландшафте Северо-Восточной Азии». (Кальдера — округ-
округлая котловина, возникающая при извержении вулкана.)
Лишь в 1963 г. возникло предположение .что котлови-
котловина, частично заполненная озером, образовалась при
ударе о Землю гигантского метеорита. Но собрать
необходимые доказательства тогда не удалось. Это было
сделано только в 1977—1978 гг. Такая история типична
для огромного большинства астроблем. Многие из них
изучались геологами в течение ста и более лет, считались
вулканическими образованиями, прежде чем удавалось
доказать их космогенную природу.
195
ВНУТРЕННИЕ
СИЛЫ ЗЕМЛИ
ВУЛКАНЫ
ПАЛЯЩАЯ ТУЧА
УНИЧТОЖАЕТ ГОРОД
Гирлянда Малых Антильских островов, опоя-
опоясывающих с востока Карибское море... Прек-
Прекрасный климат, тёплое море, тропическая
растительность... В центре архипелага расположен
остров Мартиника. На нём, на берегу уютной
бухты, раскинулся живописный город Сен-Пьер.
Ранним утром 8 мая 1902 г. 30 тыс. жителей
города не знали, что им угрожает смертельная
опасность, хотя причины для тревоги были.
Возвышающийся в 10 км от города вулкан
Мон-Пеле с конца апреля стал проявлять подозри-
подозрительную активность. Временами слышались взры-
взрывы, над вершиной вулкана клубились облака
дыма. Пепловые тучи накрывали город, когда
ветер дул в его сторону; в воздухе пахло серой, и
свет солнца еле пробивался сквозь мутную пелену.
В первых числах мая взрывы участились. И
жителями Сен-Пьера овладело такое сильное
беспокойство, что они начали уходить из города.
Местные власти всячески успокаивали людей,
призывая их принять участие в выборах, назна-
назначенных на середину мая, и не покидать город.
Комиссия правительственных чиновников сооб-
сообщала, что опасность городу не грозит.
5 мая поток грязи из прорвавшегося кратерного
озера на вершине вулкана пронёсся по долине реки
Бланш и разрушил расположенный в её устье завод
по переработке сахарного тростника. Тридцать
рабочих стали первыми жертвами трагедии, куль-
кульминация которой наступила в 7 ч 50 мин утра
8 мая. Именно в это время колоссальной силы
взрывы потрясли вулкан и мощные пепловые
облака взметнулись на высоту более 10 км.
Одновременно с этими взрывами, следовавшими
непрерывно один за другим, из кратера вырвалась
чёрная туча, сверкавшая багровыми сполохами. Со
скоростью более 150 км/ч она устремилась вниз по
склону вулкана на город Сен-Пьер. Эта тяжёлая
раскалённая туча, как бульдозер, толкала перед
собой плотный сгусток горячего воздуха. Он
превратился в порыв ураганного ветра и налетел
на город уже через несколько секунд. А ещё через
десять секунд туча накрыла город, и последним,
что увидели 30 тыс. жителей Сен-Пьера, был мрак,
прорезаемый молниями. Через несколько минут
все они были мертвы. Лишь одному из них суждено
было вновь увидеть солнце. По-видимому, это был
не лучший представитель городского населения,
потому что он сидел в подвале прочной тюрьмы, и
маленькое окошко его камеры было обращено в
Катастрофа на острове Мартиника 8 мая 1902 г.
Палящая туча вулкана Мон-Пеле в мгновение ока
стёрла с лица Земли город Сен-Пьер.
Эта редкая фотография сделана
сразу же после гибели города.
(Первая полоса газеты ['illustration за 14 июня 1902 г.)
196
L'lLLUSTMTION
Ptit- rfw Л'кя^го .• ГЗ tvntitms,
SAMEIH li .IFIN -1 (>(>;>
m> Amir. — л- mat.
L, Л С Л T A S Т Н О 1 > i 1 t". О Е L А М Л П Г ! N I О U Е
1'KHIilfciit,
**»--•« !'■•••' !"•
Энциклопедия для детва
ТИПЫ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ИЗВЕРЖЕНИЙ
Покровных базальтов
Стромбол иански й
сторону, противоположную той, откуда надвига-
надвигалась палящая смерть. Судя по рассказам, ещё
четверым жителям чудом удалось выжить, но,
может быть, это и вымысел.
Кто же мог рассказать о трагедии? Это команды
и пассажиры двух кораблей, находившихся в
гавани сравнительно далеко от берега и избе-
избежавших гибели. Все другие суда были мгновенно
опрокинуты или объяты пламенем. Люди если и
успевали прыгать за борт, то, будучи сильно
обожжёнными, тонули. Только несколько человек
сумели выплыть из этого ада.
Через несколько минут туча рассеялась. На
месте цветущего города воцарился хаос дымя-
дымящихся обломков. Ужасающей силы первый порыв
ветра, двигавшийся перед раскалённой тучей,
сломал все деревья, разрушил все дома. Торчащие
обломки стволов со стороны, обращенной к
вулкану, были ободраны и как бы отшлифованы
вулканическим песком. Большинство жителей
погибли от удушья: горячий газ мгновенно
обжигал лёгкие. По данным вулканологов, изу-
изучавших последствия страшной катастрофы, темпе-
температура внутри палящей тучи, накрывшей город,
колебалась от 700° до 1000° С, а в момент выброса
из жерла вулкана она была ещё выше.
Твёрдых частиц в туче содержалось не так уж
много, и слой пепла и пыли в городе был не толще
20—30 см. Багровый отсвет туче придавали
именно эти мелкие раскалённые частицы. По
существу это была не туча, а лавина мелко
раздробленного, нагретого до высокой темпера-
температуры вулканического материала, выброшенного из
жерла расширяющимися газами. Вся эта масса
«перелилась» через край кратера и хлынула вниз
по склону. Мгновенно расширившийся газ образо-
образовал чёрные клубящиеся облака, с большой ско-
скоростью устремившиеся вверх, а сама палящая туча
накрыла город. Так произошло катастрофическое
извержение вулкана Мон-Пеле на острове Марти-
Мартиника. После этого все подобные извержения с
образованием таких палящих туч стали называть
пелейскими.
За день до этой катастрофы, 7 мая, произошло
извержение вулкана Суфриер на соседнем острове
Сент-Винсент, такое же по типу. Там тоже были
взрывы, которые сопровождались выходом из
кратера вулкана палящих туч и грязевых потоков,
унёсших жизни около 2 тыс. человек.
После извержения 8 мая вулкана Мон-Пеле на
его вершине вдруг возникло странное образование,
напоминавшее по форме морковку. Этот остроко-
остроконечный купол, который называли «иглой», мед-
медленно выдавливался из жерла вулкана со ско-
скоростью примерно 20 м в сутки. Рост «иглы»
продолжался почти год, но за это время
она выросла всего на 300 м, потому что постоян-
постоянно разрушалась (иначе её высота достигла бы
1 км). Через некоторое время «игла» исчезла.
Образование таких «игл» связано с подъёмом
очень вязкой, тестообразной магмы, имеющей
температуру до 700—800° С.
198
Внутренние силы Земли
ГИБЕЛЬ ПОМПЕИ
В Русском музее Санкт-Петербурга находится кар-
картина выдающегося живописца Карла Брюллова
«Последний день Помпеи». Она настолько вырази-
выразительно передаёт ужас неотвратимо надвигающейся
беды, что перед ней всегда стоит толпа. Зрители
молча созерцают «конец света», наступивший для
жителей города, который находился у подножия
вулкана Везувий на берегу Неаполитанского зали-
залива в Южной Италии.
В начале нашей эры благодатные земли в этой
части Апеннинского полуострова были уже весьма
плотно заселены. В VIII в. до н.э. здесь уже были
греческие колонии. На склонах горы, о вулканиче-
вулканическом происхождении которой люди вряд ли
подозревали, возникли богатые города — Помпеи,
Стабия, Геркуланум. На вершине горы в 72 г. до
н.э. в густых зарослях скрывался Спартак —
предводитель восставших рабов. Лишь немногие,
и среди них греческий географ Страбон, подозре-
подозревали, что гора с углублением наверху — это
вулкан. Остальные даже не задумывались об этом,
поскольку в то далёкое время никаких воспо-
воспоминаний об извержении в памяти людей не
сохранилось. За 16 лет до катастрофы, 5 февраля
63 г. н.э., в этих местах произошло сильное
землетрясение. В городах многие здания были
разрушены. Историки сообщают, что в момент
первых толчков римский император Нерон пел в
неаполитанском театре. Несмотря на раскачи-
раскачивающуюся сцену, император пения не прекратил.
Можно позавидовать такому самообладанию.
В последующие годы землетрясения продолжа-
продолжались и даже участились. Все к ним привыкли, не
подозревая, что они являются грозным предвест-
предвестником катастрофы, — это магма толчками продви-
продвигалась к поверхности, готовя себе путь для
прорыва. И вот днём 24 августа 79 г. она нашла
выход. Над вершиной Везувия неожиданно возник
гигантский клубящийся столб белого цвета,
быстро поднявшийся на высоту более 10 км. В
верхних слоях атмосферы он как бы растёкся в
стороны. Облако, размеры которого непрерывно
увеличивались, было похоже на шляпку гигант-
гигантского гриба или крону средиземноморской сосны
— пинии. Из него начал падать пепел, и этот
пеплопад усиливался с каждым часом. Сначала
пепел был очень мелким, но постепенно размеры
обломков становились всё больше и достигли
нескольких сантиметров в диаметре. Это была
пемза — лёгкая и пористая вулканическая порода.
Извержение Везувия в 79 г. подробно описано
очевидцем событий Плинием Младшим — племян-
племянником знаменитого учёного античности Плиния
Старшего. Юноше было всего 18 лет. В момент
катастрофы он находился в городке Мизено на
северном побережье Неаполитанского залива, в
доме своего дяди. Молодой человек, ставший
впоследствии литератором, оставил нам подробное
описание катастрофы, стоившей жизни Плинию
Старшему. Последний в то время командовал
ГИБЕЛЬ АРМЕРО
В Колумбийских Андах на севере Южной Америки,
всего в 150 км к северо-западу от столицы Колумбии —
Боготы, возвышается вулкан Аренас высотой 5400 м.
Последний раз он извергался в 1595 г. и с тех пор счи-
считался если и не потухшим, то дремавшим. И вот 13 нояб-
ноября 1985 г. вулкан внезапно проснулся. Начавшиеся взрывы
вызвали быстрое таяние снегов и льда в кратере вулкана.
Огромная масса воды, грязи, камней и льда ринулась в
долин/ реки Лагунилья, сметая всё на своём пути.
Примерно в 40 км от вулкана в долине находился городок
Армеро с 21 тыс. жителей, а в окрестных деревнях
проживало ещё 25 тыс. 13 ноября в 23 ч поток грязи на-
накрыл город 5—6-метровым слоем, и 20 тыс. человек
почти мгновенно нашли свою смерть в бушующем месиве
грязи. По словам чудом уцелевших жителей Армеро, это
была страшная ночь. Сумел спастись только тот, кто,
услышав приближающийся грохот, сразу выскочил из
дома и добежал до ближайших холмов. С них люди и
наблюдали, как ревущая грязь пожирала их дома, театр,
школу, церкви. Положение усугублялось темнотой и
невыносимым жаром от горячего падающего пепла.
Погиб не только Армеро, но и целый ряд деревень,
были уничтожены кофейные плантации, десятки
грузовиков с мешками уже собранного кофе. Тысячи
людей были ранены, пострадали нефтепроводы и дороги.
Для Колумбии это была национальная катастрофа'. , "Я
Десятки стран оказали помощь, прислав медикаменты, ЩШ
одежду, продовольствие, вертолёты. ^^
Извержения вулканов в этом районе, кок и
землетрясения, связаны с пододвиганием Тихоокеанской
плиты под континентальную плиту Южной Америки со
скоростью 7—9 см в год. Почти одновременно с
извержением вулкана Аренас произошло сильное
землетрясение в Мексике.
ш
Знаменитый город Помпеи поплатился за соседство
с Везувием (на заднем плане). В 79 г. н.э. город был
погребён под пеплом так, что на поверхности ничего не
было видно. Остатки его обнаружены случайно при
рытье колодца. Через сто лет после этого была
раскопана большая часть города, в том числе огромный
цирк (на переднем плане), так что с его трибун, как и
2 тыс. тысячи лет назад, можно любоваться видом на
Везувий (пока он снова не проявит свой буйный нрав).
199
Энциклопедия для детей
римской эскадрой и потому отправил-
отправился на галерах к Стабии. Там он сошёл
на берег и направился в гости к своим
знакомым. По-видимому, Плиний Старший умер
от разрыва сердца во дворе дома, где ночевал со
своими спутниками. На следующий день они
хотели покинуть дом, который вот-вот мог быть
погребён под усилившимся пеплопадом и камнепа-
камнепадом; и тут знаменитый естествоиспытатель упал
замертво. (Согласно другой версии, причиной
смерти Плиния Старшего стали ядовитые вулкани-
вулканические газы, и он умер от удушья.) Ему было
56 лет.
Гипсовый слепок жителя Помпеи, погибшего при
извержении Везувия в 79 г. н.э. Обнаруженные при
археологических раскопках пустоты в туфах заливаются
жидким гипсом. Когда он затвердевает, туф ломают и
получают слепок, повторяющий форму тела или
предмета, похороненного пеплопадом.
Поза человека, лежащего ничком и закрывающего левой
рукой лицо, свидетельствует о том,
что он скорее всего задохнулся в пеплопаде.
Извержение Везувия в 1944 г.
Хорошо виден дымящийся конус, выросший в более
древней кальдере — впадине с обрывами.
На картине Брюллова изображены люди, поки-
покидающие Помпеи и старающиеся укрыться от
пеплопада и камнепада. Именно эти явления и
стали гибельными для города. «Дождь» из пепла
и обломков пемзы был настолько плотным, что
днём наступил полный мрак, в котором непре-
непрерывно сверкали зигзагами молнии, что и изоб-
изобразил Брюллов. Хотя извержение и было внезап-
внезапным, но не таким молниеносным, как у вулкана
Мон-Пеле. Пеплопад над Везувием усиливался
постепенно. Большинство жителей Помпеи и
Стабии успели покинуть города, прежде чем они
оказались погребёнными под 4-метровым слоем
пемзы, вулканического песка и пепла. А вот
Геркуланум был разрушен несколькими мощными
грязевыми потоками, следовавшими друг за дру-
другом. Проведённые недавно раскопки позволили
установить, что люди в городе погибли мгновенно,
застигнутые грязевым валом, сметавшим всё на
своём пути.
Только 16 апреля 1763 г. выяснилось, где
погребены Помпеи. Именно тогда нашли статую с
надписью, свидетельствовавшей о названии горо-
города. Очистив Помпеи от вулканического материала,
учёные показали нам во всём великолепии цвету-
цветущий римский город с очень высоким уровнем
развития архитектуры, искусства и культуры.
Раскапывая город, археологи обнаружили пусто-
пустоты. Заливая в них жидкий гипс, они получали
слепки человеческих тел. Эти люди умерли в те
страшные дни от удушья или по каким-то другим
причинам.
Если бы мы могли перенестись в те времена,
когда извержение Везувия закончилось, перед
нами предстал бы совсем другой вулкан, нежели
тот, который жители видели до катастрофы. На
месте вершины горы образовался огромный про-
провал, ибо во время извержения верхняя часть
вулкана обрушилась. Впоследствии в этом провале
вырос новый вулканический конус, извержения
которого происходят и в наши дни. Очень сильное
извержение случилось в 1945 т., во время высадки
войск США в Италии в конце Второй мировой
войны. Извержение продолжалось неделю, и
американские войска были вынуждены спасать
население и свою технику, особенно самолёты: всё
засыпалось пеплом. Вулканические извержения
Везувия получили название извержения плини-
анского шипа в честь Плиния Старшего, погибшего
25 августа 79 г. Это единственный тип
извержений, получивший имя учёного-естество-
учёного-естествоиспытателя.
ЧТО ТАКОЕ
ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА?
Две катастрофы, вызвавшие огромные разруше-
разрушения, принёсшие смерть тысячам людей и разделён-
разделённые во времени почти девятнадцатью веками... Что
общего между ними? И в том и в другом случае это
200
Внутренние силы Земли
были извержения вулканов. Что же такое изверже-
извержение? Это выход на поверхность планеты расплав-
расплавленного вещества земной коры и мантии Земли,
называемого магмой (от грек, «магма» — «тесто»,
♦паста»). Но извержения не одинаковы. Одни из
них происходят относительно спокойно: жидкая
магма, достигнув поверхности, изливается на неё
лавовыми потоками, распространяющимися на
большие расстояния. Другие помимо излияния лав
сопровождаются целым рядом взрывов, происхо-
происходящих через определённые промежутки времени.
Третьи характеризуются мощнейшим взрывом и
отсутствием лавовых потоков.
Характер извержения зависит от состояния
магмы, её температуры, состава и содержания
газов. Последнее особенно важно. Ведь газы
находятся в магме под большим давлением —
неизмеримо более сильным, чем в бутылке с
минеральной водой или шампанским. А что
происходит, когда мы открываем минеральную
воду, наверное, всем известно. Вода начинает
пузыриться, и чем она теплее, тем больше пены
вместе с водой оказывается на скатерти. При
встрече же Нового года бутылки с шампанским
♦стреляют» пробками в потолок, если шампанское
тёплое. Из таких бутылок обрызгивают шампан-
шампанским победителей спортивных соревнований, на-
например автогонщиков.
Примерно так же ведёт себя и магма с
растворёнными в ней газами. Поднимаясь к
поверхности Земли по так называемому подво-
подводящему каналу и попадая в область низкого
давления, газы, растворённые в магме, начинают
выделяться из неё, переходя в нормальное газооб-
газообразное состояние и многократно увеличиваясь в
объёме. Если выделение газа совершается очень
быстро или даже мгновенно, то происходит
мощный взрыв, если же постепенно — то изверже-
извержение протекает гораздо более спокойно. Вот поэтому
можно сказать, что вулканическое извержение есть
процесс дегазации магмы. Именно газы, заклю-
заключённые в магме, служат тем «движителем»,
который вызывает извержение.
ВУЛКАН АВАЧИНСКИЙ —
ОПАСНЫЙ СОСЕД
ПЕТРОПАВЛОВСКА-
КАМЧАТСКОГО
1Жогда самолёт подлетает к городу Петропавловск-Кам-
ш\чатский, в иллюминаторе открывается панорама
снежного вулкана Авачинский, высота которого 2751 м, и
более высокого вулкана Корякская Сопка высотой 3456 м.
Вулкан Авачинский находится как бы в пригороде
Петропавловска, всего в 30 км от центра. Жители города
видят его каждый день, и он является неотъемлемой
частью городского пейзажа. Красота этого вулкана обман-
обманчива — он является одним из наиболее активных вулканов
Камчатки. За последние 230 лет Авачинский извергался 16
раз, но эти извержения происходили неравномерно: то
одно за другим через несколько лет, то почти три
десятилетия он молчал.
Всегда над вулканом курятся дым и пар, напоминая
жителям города, что он «жив». Магматический очаг вулка-щ
на располагается а 5—7 км ниже земной поверхности, а
извержения происходят вследствие закупорки жерла
вулкана застывшей лавой. Когда под напором газов эта
«пробка» вышибается — происходит очередное
извержение.
Последнее, довольно мощное извержение Авачи
наблюдалось в феврале 1945 г. Внезапно началась серия
мощных взрывов, поднявших облака газов и пепла на
высоту до 8 км. В этих клубящихся тучах сверкали молнии,
слышался непрерывный грохот. Было такое впечатление,
что с гигантского самосвала сваливают каменные глыбы.
Западный ветер погнал тучу пепла на восток, в сторону
Тихого океана. На суше выпал слой пепла толщиной
примерно 0,5 м, который погубил растительность в
полосе, затронутой пеплопадом. Вели учесть, что всё это
сопровождалось неоднократными землетрясениями, то
можно представить состояние жителей Петропавловска,
наблюдавших извержение вулкана рядом с городом и
ощущавших непрерывные сотрясения почвы у себя под
ногами.
Однако извержение прекратилось довольно быстро, и
люди успокоились. Взрывное извержение Авачи может
начаться в любой момент, но вряд ли стоит ожидать кота-
строфы. Изучение предыдущих извержений показало, что
характер извержений Авачинского вулкана остаётся
постоянным в течение длительного времени и они не
представляют большой опасности. Но 3 тыс. лет назад на
Аваче произошёл грандиозный взрыв, уничтоживший
верхнюю часть конуса вулкана. Раскалённая масса газов,
пепла и вулканических обломков, вырвавшись из кратера,
устремилась к юго-западу от воронки и растеклась на
десятки километров. Следы згой катастрофы хорошо
изучены. В обширном провале — кальдере — постепенно
возник новый вулканический конус. Это и есть
современная Авача. Жители Петропавловска-Камчатского
имеют беспокойного и грозного соседа. Но тем не менее
они по-своему любят его и, поглядывая в сторону Авачи,
думают: «А как там наш вулкан? Дымит или нет?» j
Авачинский вулкан, расположенный
недалеко от города Петропавловска-Камчатского.
Один из самых активных вулканов Камчатки, который за
200 с небольшим лет извергался 16 раз.
В 1994 г. он вновь стал пробуждаться.
201
Энциклопедия для детей
ТРИ ГЛАВНЫХ ТИПА ИЗВЕРЖЕНИЙ
ЭКСПЛОЗИЯ
Вулканический
туф и пепел
Эксплозивное
извержение
Давление ещё
сильнее падает;
газ выделяется со взрывом
Давление падает;
пузырьки газа начинают
выделяться из магмы
Магма, насыщенная газом;
давление высокое
Магма
ЭКСТРУЗИЯ
Лавовый купол
Вязкая магма
ЭФФУЗИЯ
Лавовый поток
КАКИЕ БЫВАЮТ
ИЗВЕРЖЕНИЯ
Жидкая магма
Если газы выделяются из магмы относительно
спокойно, то она изливается на поверхность, об-
образуя лавовые потоки. Такое извержение полу-
получило название эффузивного (от лат. effusio -
«излияние»). Если газы выделяются быстро, про-
происходит как бы мгновенное вскипание магмати-
магматического расплава, и он разрывается расширяющи-
расширяющимися газовыми пузырьками. Происходит мощное
взрывное, или эксплозивное, извержение (от лат.
explosio — «взрыв»). Если же магма очень вязкая
и её температура невелика, то она медленно выдав-
выдавливается, как бы выжимается на поверхность.
Такое извержение называется экструзивным (от
лат. extrusio — «выдавливание»).
Иными словами, способ и скорость отделения
газовых компонентов от магмы и определяют три
главных типа извержений: эффузивное, экспло-
эксплозивное и экструзивное. Но, конечно же, причиной
вулканической деятельности является прежде
всего магма. Нет магмы — нет и извержений.
Магма — это расплавленное вещество, которое
образуется при высоких давлениях и температурах
в земной коре и верхней мантии. Она состоит из
различных химических соединений, в основном
кремнезёма (SiCh) и оксидов некоторых других
ГРОЗНЫЙ ВУЛКАН
Самая северная из огнедышащих гор Камчатки — это
вулкан Шивелуч, возвышающийся на 3335 м на левом
берегу реки Камчатки. Вулкан очень активный, с «буйным
норовом». Ранним утром 12 ноября 1964 г. он
совершенно неожиданно взорвался, выбросив тучи пепла
на высоту 15 км. В них непрерывно сверкали молнии,
грохотал гром. Пепловая туча быстро перемещалась в
сторону побережья Тихого океана и через час накрыла
городок Усть-Камчатск. Далее она двинулась к Комендор-
Комендорским островам. Пепел падал в полной темноте и столь
обильно, что на каждом квадратном метре его оказалось
почти 30 кг. Всего было выброшено более 1,5 км3 пепла.
Извержение продолжалось около часа. После него на
месте главной вершины вулкана образовался кратер
глубиной 700—800 м и диаметром до 3 км.
Взрывная волна со скоростью 300 м/с распространи-
распространилась на площади в десятки квадратных километров и
уничтожила лес. Сила взрыва была такова, что глыбы
весом до 3 тыс. т летели на расстояние от 2 до 12 км.
Пепел мгновенно растопил снег на склонах вулкана.
Потоки грязи и камней ринулись в долину, сметая всё на
своём пути. Лавина горячих камней разного размера засы-
засыпала мощную реку, образовав подобие широкой взлётной
полосы аэродрома. Извержение, продолжавшееся столь
короткое время, наделало бы много бед, если бы
произошло в другом месте; хорошо, что этот район ока-
оказался малонаселённым.
Сильные извержения Шивелуча происходили в 20-е и
40-е гг. XX в., случались они и в древности. У села Ключи,
например, под слоем пепла и камней откопали поселение,
засыпанное несколько сотен лет назад. Последнее
извержение Шивелуча очень похоже на катастрофы,
связанные с извержениями вулканов Мон-Пеле на острове
Мартиника (Малые Антильские острова) в 1902 г. и Катмай
на Аляске в 1912 г.
202
внутренние силы Земли
веществ (алюминия, железа, марганца и др.),
заходящихся в растворённом состоянии или в виде
пузырьков газа.
Любая магма, поднявшаяся к поверхности, —
8то сложная система, состоящая из жидкости, газа
и твёрдых кристаллов минералов. Их соотношение
всё время изменяется: одни кристаллы, сформиро-
сформировавшиеся ранее, растворяются, вместо них возни-
возникают новые; при этом состав магмы также
меняется, поскольку и газы, и кристаллы, и сама
жидкость стремятся к равновесию между собой.
Очень важную роль играют растворённые в
магме газы. Когда их в расплаве мало, говорят, что
магма «сухая». Она застывает при более высокой
температуре, нежели магма, содержащая много
газов.
Кристаллизация магмы по пути наверх, т.е.
превращение её в горную породу, происходит
постепенно. Сначала при понижении температуры
появляются первые кристаллы, которые существу-
существуют одновременно с жидкостью, т.е. расплавом, и
как бы плавают в нём. Дальнейшее охлаждение
приводит к появлению всё новых и новых
кристаллов, находящихся в окружении оставшего-
оставшегося расплава. Расплав в конце концов застывает,
кристаллизуясь полностью, и тогда уже возникает
твёрдая горная порода.
ЧТО ИЗВЕРГАЮТ
ВУЛКАНЫ
Продукты извержений вулканов бывают жидки-
жидкими, твёрдыми и газообразными.
ЖИДКИЕ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПРОДУК-
ПРОДУКТЫ. Это прежде всего сама магма, изливающаяся
в виде лавы (кстати, раньше лавой называли и
грязевые потоки). Форма, размеры, особенности
внутреннего и внешнего строения лавовых потоков
очень сильно зависят от характера магмы.
Шире всего распространены потоки базаль-
базальтовых лав. Первоначально нагретые до 1000—
1200° С, базальтовые лавы сохраняют текучесть
даже при 700° С. Базальтовые «реки» текут со
скоростью до 40—50 км/ч. Выходя на ровное
место, они растекаются на обширной площади. В
1783 г. при излиянии базальтов из трещинного
вулкана Лаки в Исландии их объём был поистине
гигантским — 12 км3.
Лава на воздухе начинает быстро остывать и
покрывается тонкой корочкой. При дальнейшем
движении потока она сморщивается и оконча-
окончательно затвердевает, напоминая лежащие толстые
канаты. Поэтому такая лава и называется «ка-
«канатной», или по-гавайски — «пахоэхоэ». Горячая
лава иногда полностью вытекает из-под застывшей
корки, и тогда под ней возникает своеобразный
туннель с сосульками застывшей лавы, сви-
свисающими с «потолка».
Если лавовый поток течёт медленно, то корка
на нём застывает быстрее и становится толще. Под
собственной тяжестью она часто не-
неоднократно ломается и вновь засты-
застывает. На поверхности потока в конце
концов образуется хаотическое скопление угло-
угловатых обломков различного размера, носящих
гавайское название «аа». Лавовые потоки типа
«аа» распространены очень широко и характерны
не только для базальтов, но и для андезитов.
При соприкосновении с водой лава остывает
очень быстро, превращаясь в стекловатую породу
(напоминающую стекло), потому что расплав,
затвердев, не успевает раскристаллизоваться, т.е.
в нём не сформировались многочисленные крис-
кристаллы минералов. Когда базальтовые лавы изли-
КАТАСТРОФА НА ВУЛКАНЕ
БЕЗЫМЯННОМ
Южнее вулканов Ключевская Сопка и Камень на Кам-
Камчатке расположен вулкан Безымянный, высотой чуть
более 3 км. Он считался потухшим, однако 22 сентября
1955 г. неожиданно начал извергаться, и газово-пепловые
облака достигли высоты 5—8 км. 30 марта 1956 г. гигант-
гигантской силы взрыв снёс вершину вулкана и понизил его на
300 м. Одновременно образовался глубокий кратер до
2 км в диаметре. Взрыв произошёл под углом 45° к
горизонту и был направлен к востоку. Он был такой силы,
что в 25—30 км от вулкана уничтожил все деревья, а
уцелевшие стволы тут же вспыхивали от высокой
температуры. Гигантское облако пепла и газов поднялось
на высоту 40 км. Скорость расширения облака составляла
около 500 км/ч. В 10—15 км or вулкана толщина слоя
пепла достигала 0,5 м. После взрыва из кратера ринулись
потоки раскалённых обломков, мгновенно растопившие
снег. Образовались мощнейшие грязевые лавины
шириной до 6 км, всё сметавшие на своём почти 100-
километровом пути вплоть до реки Камчатка, После
извержения в кратере Безымянного стал расти купол из
вязких лав, достигший через 5—7 лет высоты в несколько
сотен метров. Такое катастрофическое извержение очень
характерно для вулканов, «молчавших» многие сотни и
даже тысячи лет.
Маломощный поток базальтовой лавы наползает
на шоссейную дорогу. На заднем плане обуглившиеся
стволы деревьев (Гавайские острова).
203
Энциклопедия для детей
«Аа»-лавы (глыбовая корка)
Фронт потока j,
Обрушение
глыб
Нижняя лавобрекчия
Верхняя лавобрекчия
Столбчатая
отдельность
Нижняя лавобрекчия
Продольный разрез лавового потока:
А) в движении; Б) после остывания.
ваются на большой глубине в океане, то они, как
правило, выдавливаются из трещин, образуя
гигантские «валики», напоминающие сардельки
или подушки, которые так и называются -
*пиллоу*-лавы (от англ. pillow — «подушка»).
Если лава вязкая и температура её срав-
сравнительно невысока, что характерно для магмы,
содержащей много кремнезёма (более 65%), то
лавовые потоки короче — несколько километров,
а их поверхность покрывается более мощной
глыбовой коркой типа «аа». Глыбы, перемещаясь
с потоком, обрушиваются с его крутого переднего
края и перекрываются самим потоком, напол-
наползающим на них. Поэтому в поперечном разрезе
такая застывшая лава представляет собой моно-
монолитную горную породу, окаймлённую сверху и
снизу скоплением глыб — брекчией. В средней же,
внутренней части застывшего лавового потока
нередко образуются шестигранные или пяти-
пятигранные столбы. Они возникают в результате
охлаждения и последующего растрескивания пото-
потока лавы, причём всегда располагаются перпен-
перпендикулярно той поверхности, на которую излился
лавовый поток. Такие «колоннады» выглядят
исключительно эффектно. Их можно увидеть на
Большом Кавказе в лавовых потоках, спуска-
204
Внутренние силы Земли
ющихся пв склонам Казбека, в обрывах близ
селения Гудаури, в долине реки Арагви, на
Военно-Грузинской дороге южнее Крестового пере-
перевала, на южном склоне Эльбруса.
Вязкие потоки лав, застывая, создают своеоб-
своеобразные формы рельефа. Борта потока возвыша-
возвышаются над его поверхностью. На ней возникают
напорные валы, состоящие из глыб лавы и
обращенные выпуклой стороной по течению пото-
потока, которые как бы «наползают» друг на друга.
Передняя часть потока возвышается над его
основной массой и круто обрывается вниз. Вся эта
удивительная картина напоминает разлитую гус-
густую сметану.
Иной рельеф возникает в тех случаях, когда из
жерл вулканов фонтанирует жидкая лава. Это
неоднократно происходило на острове Гавайи
посреди Тихого океана. Жидкая магма, разбрыз-
разбрызгиваясь в виде «капель», «лепёшек» и «хлопьев»,
образует небольшие вулканические конусы. Они
так и называются — конусы разбрызгивания.
ТВЁРДЫЕ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ
выбрасываются на землю из жерла вулкана при
мощных взрывных извержениях.
Наиболее распространены вулканические бом-
'ы — это обломки длиной более 7 см. При выбросе
Борт потока
Напорные
валы
Фронт лавового потока
Общий вид лавового потока
с напорными валами,
бортами и крутым уступом.
Извержение вулкана. Из кратера изливается поток базальтовой лавы.
205
Энциклопедия для детей
из жерла они еще находились в
расплавленном состоянии, но, проле-
пролетев многие сотни метров, остывали в
воздухе и падали на склоны вулкана уже сильно
отвердевшими. Форма этих бомб довольно разнооб-
разнообразна. Они бывают похожи на куски плоской или
закрученной ленты, на крупные «капли», которые,
вращаясь в воздухе, приобретают веретенообраз-
веретенообразную форму. Встречаются округлые бомбы с
поверхностью, напоминающей корку свежеиспе-
свежеиспечённого хлеба (они так и называются — бомбы типа
«хлебной корки»), а также пористые куски лавы
типа шлаков. Ещё не остывшие куски магмы,
падая на склоны вулкана, сплющиваются, а
потому называются бомбами типа «коровьих
лепёшек». Иногда выбрасываются и крупные
глыбы — длиной более 1 м.
Вулканические обломки меньше 7 см называют
лапилли (от лат. lapillus — «шарик», «маленький
камень»). Очень интересны капли базальтового
Извержение вулкана ТолЬачик в 1975 г. недалеко от вулкана Ключевская Сопка (Восточная Камчатка).
Из кратера вырывается мощная туча пепла и газа.
206
Внутренние силы Зелии
расплава, застывшие в воздухе в виде причудли-
причудливых маленьких (не более 1—2 см) чёрных
стекловатых полумесяцев, груш и других фигур. В
честь гавайской богини вулканов они называются
♦слезами Пеле», а тонкие нити из стекловатой
лавы получили наименование «волосы Пеле».
Вулканические частицы размером менее 2 мм
называются пеплом. Но этот пепел, конечно, — не
продукт сгорания. Он похож на скопление пыли.
Под микроскопом при большом увеличении хоро-
хорошо видно, что пепловые частицы — это
осколки вулканического стекла в виде
рогулек и треугольников. Они пред-
представляют собой мгновенно застывшие при взрыв-
взрывном извержении тоненькие перегородки из магмы
между расширяющимися газовыми пузырьками.
Будучи выброшенными вверх, они потом упадут на
землю в виде стекловатого пепла. Иногда пепел
возникает при сильном дроблении более древних
вулканических пород; в других случаях он может
Корабль, выброшенный на берег гигантской волной при извержении вулкана Кракатау.
ИЗВЕРЖЕНИЕ ВУЛКАНА КРАКАТАУ
*\ августа 1883 г. в 10 ч 20 мин небывалый по силе
M-t взрыв уничтожил конус вулкана Кракатау, который
находился на крошечном островке в Зондском проливе
между островами Ява и Суматра (Большие Зондские
острова). Взрыв был такой силы, что его слышали в Авст-
Австралии, отдалённой почти на 4 тыс. км, В одно мгновение в
воздух было выброшено около 20 км раздробленных
вулканических пород. Мельчайшие обломки и вулканиче-
вулканический пепел рассеялись в верхних слоях атмосферы. В
течение нескольких лет они задерживали часть солнечных
лучей, что вызвало похолодание на несколько градусов на
Щ
огромных пространствах Земли. Почти 900 тыс. км было
покрыто вулканическим пеплом.
Колоссальной силы взрыв сопровождался втягиванием
океанской воды в образовавшийся кратер, в результате
чего на месте извергавшегося вулкана «вспух» огромный
водяной холм высотой более 30 м. Оседая и растекаясь в
стороны, он вызвал мощную волну — цунами. Через
некоторое время она обрушилось на берега, полностью
опустошив их, сметая селения и города, в которых погибло
около 40 тыс. человек. Это было одно из сильнейших
извержений в истории человечества.
207
Энциклопедия для детей
состоять только из обломочков крис-
кристаллов. Наиболее распространён стек-
стекловатый пепел. Вспомним извержение
вулкана Мон-Пеле: палящая туча, накрывшая
город Сен-Пьер, состояла из скопления рас-
раскалённого пепла и газов. При извержении Везувия
пепел, лапилли и вулканические бомбы погребли
Помпеи и Стабию.
Мощные извержения выбрасывают мелкий
пепел в верхние слои атмосферы, где он может
находиться очень долго. Так было, например, при
гигантском взрыве вулкана Кракатау в Зондском
архипелаге (Индонезия) в 1883 г. Частицы пепла,
выброшенные в стратосферу на высоту до 40 км,
3 раза обогнули земной шар. Именно ему обязаны
своим появлением серебристые облака на закате,
наблюдавшиеся много лет спустя после этого
извержения в различных странах мира.
В истории извержений известны мощные пепло-
пады. В июне 1912 г. после катастрофического
взрыва вулкана Катмай на Аляске два дня падал
тончайший стекловатый пепел. Он покрыл слоем
ВУЛКАНЫ И ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ
в наши дни как никогда остро стоит вопрос о том,
сможет пи человечество выжить в условиях, когда
миллионы тонн отравы ежегодно стекают в реки и выбра-
выбрасываются в атмосферу} Один из первых тревожных
сигналов — уменьшение содержания озона в земной атмо-
атмосфере. Озон, как известно, — это одна из форм
существования кислорода, когда в молекулу
объединяются не два, а три его атома. Больше всего
озона на высоте от 15 до 30 км. Именно этот слой атмо-
атмосферы поглощает губительное для всего живого ультра-
ультрафиолетовое излучение Солнца. Вот почему так обес-
обеспокоены биологи, медики, экологи тем, что озона
становится меньше. Расширяются озоновые «дыры» над
нашей планетой.
Американские учёные Сюзанна Соломон и Дэвид
Хоффман считают, что сильные извержения вулканов и
уменьшение содержания озона в земной атмосфере,
возможно, связаны между собой. Сильное извержение
вулкана Эль-Чичон в Мексике в 1982 г. вызвало в
Северном полушарии падение содержания озона на 10%.
В 1992 г. на Филиппинах произошло извержение вулкана
Пинатубо — одно из наиболее мощных в XX в.
Выброшенный пепел выпал на большой площади, а мель-
мельчайшие его частицы образовали огромное облако,
опоясавшее весь земной шар по экватору. В его
центральной части содержалось мало озона, а по краям —
много диоксида серы, которого при извержении было
выброшено в атмосферу более 20 млн т. Пепловое
облако вулкана Пинатубо, как и вулкана Кракатау в
1883 г., должно привести к некоторому общему
понижению температуры, т.к. пепловые частицы образуют
экран, задерживающий солнечный свет. С космических
спутников было зарегистрировано присутствие в атмо-
атмосфере соединений хлора и некоторых других «не-
«неполезных» газов в большей, чем обычно, концентрации.
Если предположения американских исследователей ок-
окажутся правильными, то картина разрушения озонового
слоя может стать более ясной. Не только деятельность
человека виновата в этом разрушении; вероятно, и
геологические процессы тоже вносят свою лепту.
толщиной 25 см остров Кадьяк и другие острова.
Жители были вынуждены эвакуироваться. В
3 тыс. км от вулкана, в южной Калифорнии, из-за
вулканической пыли на 20% уменьшилась солнеч-
солнечная радиация. Подсчитали, что всего было выбро-
выброшено 25 км3 пепла. Извержение вулкана Эль-
Чичон в Центральной Америке было таким
сильным, что под тяжестью пепла проваливались
крыши. Последние взрывы вулкана Пинатубо на
Филиппинах в 1992 г. сопровождались катастро-
катастрофическим пеплопадом, который вынудил амери-
американцев эвакуировать свои военные базы. Мощное
извержение вулкана Ключевская Сопка на Кам-
Камчатке в сентябре 1994 г. подняло массы пепла на
высоту 10—20 км, что затруднило полёты само-
самолётов.
Эксплозивные (взрывные) извержения, сопро-
сопровождающиеся пеплопадами, способны влиять на
климат Земли. Так, уже упоминавшееся изверже-
извержение трещинного вулкана Лаки в Исландии в
1783 г. выбросило в верхние слои атмосферы
столько пепла, что в течение следующего года
температура воздуха упала на 1—2° С, и в Северном
полушарии резко похолодало.
Слои пепла, залегающие в древних отложениях,
свидетельствуют об извержениях, происходивших
сотни тысяч и миллионы лет назад, и помогают
геологу восстановить историю вулканической дея-
деятельности. Ещё в 1911 г. под Воронежем в
отложениях, возраст которых около 1 млн лет,
были обнаружены слои пепла толщиной почти 1 м.
Ближайшие вулканы, действовавшие в это время,
находились либо на Кавказе, либо в Италии — на
расстоянии не менее 1—2 тыс. км. Какой же силы
должны были быть взрывы и какое огромное
количество пепла было выброшено в воздух! Но,
по-видимому, самый мощный вулканический
взрыв, который помнят люди, произошёл в 1815 г.
на острове Сумбава в Индонезии. Тогда при взрыве
вулкана Тамбора объём извергнутого пепла достиг
80 км3.
ГАЗООБРАЗНЫЕ ВУЛКАНИЧЕСКИЕ
ПРОДУКТЫ. Кроме жидких и твёрдых продуктов
вулканических извержений всегда выделяются
различные газы, доля которых в общем объёме
вулканических продуктов бывает очень велика.
Именно горячие газы поднимают пепловые час-
частицы на высоту в десятки километров.
Газы являются непременным спутником вулка-
вулканических процессов и выделяются не только во
время бурных извержений, но и в периоды
ослабления вулканической деятельности. Через
трещины в кратерах или на склонах вулканов,
спокойно или бурно, холодные или нагретые до
1000° С газы вырываются наружу.
Каков же состав вулканических газов? Много-
Многочисленные пробы, взятые учёными на разных
вулканах, показывают, что в любых вулканиче-
вулканических газах преобладает водяной пар, составля-
составляющий 95—98%. Часть этой воды является юве-
нильноп (от лат. juvenilis — «юный»), т.е. водой,
208
Внутренние силы Земли
выделившейся из магмы, где она ранее входила в
состав различных химических соединений, а при
уменьшении давления и понижении температуры
перешла в знакомый нам водяной пар. Однако
другая часть водяного пара является вадозной (от
лат. vadosus — «неглубокий»), т.е. атмосферной,
водой, проникшей внутрь вулканической по-
постройки по трещинам и нагретой там теплом
магмы.
Второе место после водяного пара в составе
вулканических газов занимает двуокись углерода
(СОг); далее следуют газы, содержащие серу (S,
Юг, £>0з), хлористый водород (НС1) и другие менее
распространённые газы типа фтористого водорода
(HF), аммиака (NH3), окиси углерода (СО) и т.д.
Места выходов вулканических га-
газов на поверхность называют фумаро-
лами (от лат. fumus — «дым»).
Температура газов в них колеблется от 40—50 до
1000° С. Иногда фумаролы действуют очень долго,
в течение тысяч лет. Недалеко от Везувия, на
северном побережье Неаполитанского залива Тир-
Тирренского моря, в кратере вулкана Сольфатара
температура газов достигает 120—400° С. В них
велико содержание сернистых соединений. Одну из
таких фумарол, откуда со свистом вырывался
сернистый газ, оставляя на камнях жёлтые налёты
серы, великий итальянский поэт эпохи раннего
Возрождения Данте Алигьери считал вратами
мрачного ада — входом в преисподнюю.
Извержение вулкана
Толбачик ночью.
В пепловой туче
видны молнии, частые
спутники извержений,
т.к. пепловые
частицы сильно
наэлектризованы.
209
Энциклопедия для детей
Нередко фумаролы выделяют «хо-
«холодный» газ с температурой около
100° С и ниже. Такие выделения холод-
холодных газов называют мофетами (от лат. mofeta —
«испарение»). Для их состава наиболее характерен
углекислый газ. Скапливаясь в понижениях, он
представляет смертельную опасность для всего
живого, т.к. в нём можно сразу же погибнуть от
удушья. Так, в Исландии в 1948 г. при извержении
вулкана Гекла углекислый газ накопился в
ложбине у подножия вулкана. Находившиеся там
овцы погибли, между тем пастухи даже ничего не
почувствовали — ведь их головы были выше
уровня углекислого газа.
В Камеруне (Центральная Африка) находится
вулкан Ниос, в кратере которого расположено
озеро. 21 августа 1986 г. жители деревень,
раскинувшихся в окрестностях, услышали звук,
напоминающий громкий хлопок. Через некоторое
время газовое облако, вырвавшееся из воды
Вулкан Карымский (Восточная Камчатка). 11очти идеальный вулканический конус. Периодически из кратера вулкана
выбрасываются пеплогазовые облака.
210
Внутренние силы Земли
кратерного озера и накрывшее территорию пло-
площадью около 25 км2, стало причиной внезапной
смерти более 1700 человек и огромного количества
скота. Смертоносный газ оказался двуокисью
углерода, выброшенной в атмосферу из ещё не
потухшего вулкана.
Выделение газов наблюдается на давно потух-
потухших, казалось бы, вулканах. Так, в горах
Большого Кавказа, на склоне восточной вершины
Эльбруса на высоте более 5 км находится неболь-
небольшое фумарольное поле, свободное от снега и льда
даже зимой. Здесь постоянно явственно ощущается
запах серы. ?•
КАКИЕ БЫВАЮТ
ВУЛКАНЫ
Постараемся ответить на этот вопрос, вспомнив,
что бог огня у древних римлян назывался Вулка-
Вулканом (в греческой мифологии — Гефест). Он ковал
доспехи в своей кузнице, находившейся, согласно
преданиям, внутри горы на одном из Липарских
островов около Сицилии (на юге Италии). Этот
остров называется Вулькано, а из углубления на
вершине горы непрерывно вырываются облака ды-
дыма. По представлениям римлян, это работала куз-
кузница бога огня. Поэтому наиболее распространён-
распространённое определение вулкана таково: это возвышен-
возвышенность, гора или холм с углублением на вершине —
кратером, из которого магма выходит на поверх-
поверхность.
Наиболее распространены вулканы централь-
центрального типа. Магма поднимается по трубообразному
каналу — жерлу, оканчивающемуся вверху чаше-
чашеобразным углублением — кратером (от греч.
«кратер» — «чаша»). Вулкан извергается, вы-
выброшенные обломки, пепел, излившаяся лава
остаются на его склонах. Высота горы увеличи-
увеличивается, а вместе с ней и кратер перемещается всё
выше и выше. Нередко от основного жерла в
сторону ответвляются второстепенные
жерла, и тогда на склоне конуса
возникают побочные кратеры.
Самым характерным примером вулканов цент-
центрального типа служат стратовулканы (от лат.
stratum — «слой»). Их конусы со склонами слегка
вогнутой формы, как, например, у горы Фудзияма
в Японии или у Ключевской Сопки на Камчатке,
сложены чередующимися слоями лавы и рыхлого
материала — пепла, вулканических бомб, туфов
и т.д. Если вулканы образованы только рыхлыми
продуктами, выброшенными при взрывах, они
называются насыпными. Лавовые вулканы со-
состоят из многократно наслаивающихся друг на
друга лавовых потоков. Такие вулканы имеют
форму неправильного конуса и меньше по высоте,
чем другие вулканы. Однако встречаются и
гигантские лавовые вулканы — например, на
Гавайских островах, — достигающие высоты более
9 км от уровня океанского дна, с кратерами до 2 км
в диаметре. Дело в том, что над поверхностью
океана возвышается только верхняя часть вул-
вулканов, а большая часть скрыта под водой. В
кратерах таких вулканов плещется базальтовая
магма и время от времени изливается оттуда в виде
очень жидких лавовых потоков. Если лавовые
покровы образуют вокруг вулкана огромный
панцирь или щит, то такие вулканы называются
щитовыми — например, Мауна-Кеа, Мауна-Лоа,
Килауэа на Гавайях.
Другой тип вулканов — линейные, или трещин-
трещинные. Их возникновение связано с подъёмом, как
правило, жидкой базальтовой магмы по трещине в
земной коре. Из неё лава изливается в обе стороны.
Жидкие лавы растекаются на огромной площади,
образуя лавовые покровы. Ярким примером извер-
извержения трещинного типа является прорыв базаль-
базальтовой магмы по трещине Лаки в Исландии в
1783 г. Излившаяся лава покрыла площадь около
600 км2. Застыв, лава закупорила трещину, но
рядом стали образовываться новые трещины, из
которых вновь извергались базальты.
Вулкан
Кратер
. Кратер
Подводящий канал
Вулканы центрального типа в разрезе. Видны подводящие каналы, кальдеры с новыми конусами.
211
Энциклопедия для детей
Контуры прежнего конуса
Брекчии обрушения
Кальдера
Побочный лавовый
вулкан
Лавы —
Новый конус в кальдере
Туфы и пеплы
Экструзивный
купол
В Эгейском море, примерно в 100 км к северу
от острова Крит, расположен маленький остров
Санторин (остров Святой Ирины), входящий в
состав Кикладской островной ду-
дуги. Санторину была уготована
судьба не только стать велико-
великолепным геологическим памятни-
памятником, но и раскрыть многие тайны
древнейшей истории Средиземно-
Средиземноморья.
Современный остров Санто-
Санторин — это рай для туристов,
которые атакуют его пляжи в
жаркие летние месяцы, приплы-
приплывая на многочисленных тепло-
Силл ' / +
Дайка
Древняя кальдера
Общий вид сгратовулкана в разрезе. Обратите внимание на древнюю
кальдеру под вулканом и более молодую кальдеру в верхней части
вулканического конуса.
Иногда магма, поднимающаяся по жерлу вулка-
вулкана, не в состоянии прорвать лежащие выше и уже
застывшие вулканические породы. Но растущее
давление газов наконец «вышибает пробку» из
жерла, и происходит мощный взрыв. Вершинная
часть вулкана обрушивается, и образуется углуб-
углубление с крутыми стенками — кальдера (от ucn.
caldera — «котёл»). В дальнейшем в кальдере
может вырасти экструзивный купол из очень
вязкой магмы. Это произошло в 1956 г. на вулкане
Безымянном на Камчатке; так было и на Везувии
после извержения в 79 г. н.э.
ходах и яхтах и приземляясь на
небольших самолётах (аэродром
острова очень невелик). Остров
Санторин (другое его название —
Фера, или Тира) вместе с несколь-
несколькими другими небольшими остро-
островами образуют кольцо, внутри
которого — лагуна диаметром до
10 км. Санторин, самый крупный
из островов, имеет в длину 11 км,
другие — поменьше. Неповтори-
Неповторимая особенность этой группы ос-
островов заключается в том, что их
внешние склоны, обращенные к
открытому морю, относительно по-
пологие, тогда как внутренние, обращенные к
лагуне, представляют собой вертикальные обрывы
высотой более 100 м. А в центре синей лагуны,
окружённой островами, над водой возвышаются
два маленьких островка — Палео-Камёни и
Нео-Камени, образованные нагромождениями
глыб чёрной и тёмно-красной лавы, что придаёт им
мрачный колорит какого-то первозданного камен-
каменного хаоса.
Если бы можно было «выкачать» всю воду из
лагуны, то нашим взорам открылась бы гигантская
чаша — кальдера — глубиной до 500 м с
Лавовые потоки
Вулканические конусы
Складчатое основание
Магма,
заполнившая
трещину
Вулканы трещинного типа в разрезе.
212
Внутренние силы Земли
вулканическим конусом в центре. Всё это очень
похоже (только в гораздо бблыпих размерах) на
двойной вулкан — конус внутри разрушенного
конуса, когда в обширной кальдере вырастает
новый, меньший по размерам вулкан, как это было
с Везувием. В стенках кальдеры видны полого
залегающие пласты лав, рыхлых туфов и пепла
серого и чёрного цветов. Сверху они покрыты
мощным, до 40 м толщиной, пластом белой пемзы,
ярко выделяющейся на тёмном фоне остальных
пород. Эта пемза является свидетельством гран-
грандиозной катастрофы, случившейся в Эгейском
I море около 1520 г. до н.э. и погубившей
! знаменитую минойскую цивилизацию.
Вспомним великие открытия немецкого тор-
торговца и археолога Генриха Шлимана, поверившего
в древнегреческие мифы и раскопавшего Трою и
«златообильные» Микены — город легендарного
I Агамемнона. Честь обнаружения ещё одного
центра цивилизации того времени (середина II тыс.
до н.э.) принадлежит английскому археологу
Артуру Эвансу, открывшему в 1900 г. на северном
побережье острова Крит руины крупного города со
I знаменитым Кносским дворцом. Культура, откры-
открытая Эвансом, получила название минойской в честь
легендарного Миноса — властелина Крита.
В начале 30-х гг. XX в. греческий археолог
Спиридон Маринатос, производя раскопки порта
Амнисс на Крите, принадлежавшего Миносу и
служившего морскими воротами критской сто-
столицы Кносса, в одном из домов обнаружил
пемзовые обломки. Они должны были попасть
сюда откуда-то издалека, т.к. на Крите не было
молодых (в геологическом смысле) вулканов. И
| тогда Маринатос, изучив вулканы Санторина и
1 других островов, подумал: а не мог ли мощнейший
взрыв вулкана, расположенного в 100 км к северу
от Крита, вызвать разрушение порта Амнисс и
Кносса? С огромным энтузиазмом Маринатос стал
исследовать эту проблему, и ему улыбнулось
1 счастье — он открыл древнюю цивилизацию с
необычайно высоким уровнем развития, погребён-
погребённую под многометровым слоем пепла и пемзы,
именно той пемзы, которая так эффектно венчает
чёрные стены кальдеры Санторина.
На санторинском мысе Акротири Маринатос
раскопал город с двух- и трёхэтажными домами, в
которых прекрасно сохранились удивительные
фрески, ныне выставленные в специальном зале
археологического музея Афин. Катастрофа произо-
произошла, как упоминалось выше, около 1520г. до н.э.,
и после неё жители уже не возвратились в город.
К этому же времени относится и разрушение очагов
минойской культуры на Крите. Возможно, гран-
грандиозный взрыв или несколько взрывов на Санто-
рине, уничтожившие вершинную часть крупного
вулкана, могли сопровождаться землетрясениями
и сильнейшими волнами в море (цунами), а также
мощным пепло- и пемзопадом. Извержение по сути
привело к закату минойской культуры. На
развалинах минойских городов впоследствии стро-
строили свои жилища уже совсем другие племена.
Возможно, что предания о так назы-
называемом Девкалионовом потопе также
связаны с этой катастрофой. Не исклю-
исключено, что и Атлантиду, этот загадочный исчез-
исчезнувший материк, о котором упоминал Платон,
надо искать в Эгейском море и соотносить предание
0 её гибели с катастрофическим извержением
Санторина в середине XVI в. до н.э. Вот так тесно
переплелись геологические события и древнейшая
история.
Крупные кальдеры, образовавшиеся в историче-
историческое и доисторическое время, известны во многих
районах мира. В Каскадных горах запада США, в
штате Орегон, находится живописнейшее озеро
Крейтер, заполнившее 10-километровую кальдеру
со шлаковым конусом-островом в центре. После
катастрофического взрыва в 1883 г. образовалась
кальдера вулкана Кракатау в Зондском архи-
архипелаге. На Камчатке тоже есть кальдеры, внутри
которых выросли новые лавовые конусы.
Существуют гораздо более мелкие, плоско-
плоскодонные впадины, образовавшиеся в результате
единичных, преимущественно газовых взрывов;
они не связаны с крупными вулканами. Обычно их
диаметр составляет сотни метров (редко больше);
впадины имеют округлую форму, заняты озёрами
и называются маарами — от названия местности
Маар в Германии. Такие маары встречаются на
западе Германии, в районе Эйфель; в Швабской
Юре в предгорьях Альп (юг Германии), а также во
Франции (возвышенности области Овернь).
Вулканы находятся не только на суше; есть они
и в океанах и морях. Особенно эффектно внезапное
появление вулканов из «морской пучины». Так в
конце сентября 1957 г. около небольшого островка
Фаял в Азорском архипелаге возник новый вулкан
Капельюнш, «выросший» за две недели на высоту
до 200 м; его диаметр в основании составлял более
1 км. Впоследствии этот вулкан был размыт
волнами.
Кальдера вулкана Безымянный после катастрофического
извержения 1956 г. Верхняя конусовидная часть вулкана
была уничтожена взрывом. Внутри кальдеры медленно
растёт купол вязкой лавы.
213
Энциклопедия для детей
ОБРАЗОВАНИЕ КАЛЬДЕРЫ
Удаление магмы из верхней части
очага при извержении
Проседание вулканической постройки
в конце извержения
Вулканические взрывы под водой на небольшой
глубине или неглубоко под поверхностью земли,
где находятся грунтовые воды, многократно уси-
усиливаются из-за того, что вода, соприкасаясь с
горячей магмой, мгновенно испаряется и выбра-
выбрасывается в виде мощных паровых струй. Извер-
Извержения подобного типа называют фреатическими
(от греч. «фреа'р» — «колодец»).
Извержение такого типа произошло 14 ноября
1963 г. в Атлантическом океане южнее Исландии.
Началось оно выбросами чёрного туфа, пепла и
вулканических бомб, которые сформировали ос-
остров Сюртсэй. Мощность извержения свидетель-
свидетельствовала о том, что взрывы усиливались из-за
соприкосновения магмы с водой. Но когда конус с
проникали в него, характер извержения из-
изменился, стал более умеренным. В последующие
месяцы и годы, вплоть до 1967 г., в этом районе
возникали всё новые и новые подводные вулканы,
как бы нанизанные на линию невидимой под-
подводной трещины. Они превращались в острова,
которые потом разрушались под действием океан-
океанских волн и исчезали.
В Центральной Японии расположен вулкан
Бандай. 15 июля 1888 г., после тысячелетнего
молчания, благодаря нагреванию грунтовых вод
теплом магмы произошли мощные фреатические
взрывы, и туча пепла и туфов достигла высоты
6 км. Впоследствии пеплом была покрыта площадь
Кальдера Санторин в Эгейском море.
214
Внутренние силы Земли
почти 100 км2. В 90-х гг. XIX в. на нём обра-
образовалась крупная кальдера, по краям которой
позднее выросли новые вулканы.
О характере извержений далёких эпох нам
рассказывают вулканические отложения. Во мно-
многих районах мира были обнаружены огромные
покровы так называемых риолитов, т.е. вулкани-
вулканических пород с содержанием двуокиси кремния от
65 до 75%. Отложения риолитов толщиной в сотни
метров занимают площади в сотни и тысячи
квадратных километров. Нередко они залегают в
обширных впадинах, образующихся над частично
опустевшим магматическим очагом и напоми-
напоминающих кальдеры. Эти вулканические породы при
извержении ведут себя как жидкие лавы, затопляя
и сглаживая неровности рельефа. Они состоят из
обломков; под микроскопом в них обычно хорошо
видны пепловые рогульки, остроугольные обломки
кристаллов и пемзы, тесно спаянные, как бы
сваренные между собой. По всем законам геологии
такая вулканическая порода должна быть очень
вязкой и неспособной растекаться в стороны от
центров извержений; однако в действительности
всё обстояло иначе.
История изучения подобных вулканических
пород, названных игнимбритами (от лат. ignis —
«огонь», imber — «ливень»), весьма длинна и
запутанна. Но только в 60-е гг. XX столетия была
высказана идея, что образуются они из пепловых
потоков, т.е. из массы вулканического пепла, не
Лавовый поток, погружающийся в воды Атлантического
океана, которые вскипают при соприкосновении с лавой
(Исландия).
поднимающегося при взрыве вверх над жерлом
вулкана, а как бы переливающегося через кратер
и подобно жидкости устремляющегося вниз даже
по пологому склону. По существу это должна быть
тяжёлая палящая туча раскалённого пепла, насы-
В центре кальдеры видны вновь образовавшиеся вулканы Палео-Камени и Нео-Камени.
Последние извержения происходили в 1953 г. ■
215
Энциклопедия для детей
щенная газом, выделение которого и
поддерживает частички пепла как бы
на воздушной подушке.
Такие пепловые потоки способны передвигаться
на десятки километров от места своего извер-
извержения. После окончания движения мельчайшие
обломки под действием всё ещё высокой темпе-
температуры и собственного веса начинают спекаться
друг с другом, образуя плотную вулканическую
породу.
Извержения настоящих пепловых потоков не
наблюдались за время существования человече-
человеческой цивилизации, поэтому вулканологи могут
только предполагать, как они происходили.
ОТГОЛОСКИ
ПОДЗЕМНОГО ЖАРА
В связи с вулканической деятельностью нельзя не
отметить такие явления, как горячие, или тер-
термальные, источники и гейзеры. Минеральные и
пресные горячие источники широко распростране-
распространены в областях современного или совсем недавнего
вулканизма, например в Исландии, Италии, в Кас-
Каскадных горах Северной Америки, на Гавайских
островах, Кавказе, Камчатке и во многих других
районах. Атмосферные воды, проникая в глубину,
нагреваются внутренним теплом вулкана, смеши-
смешиваются с вулканическими газами и затем выходят
на поверхность в виде минеральных источников.
Вокруг таких источников благодаря растворённым
в их водах кремнезёму или карбонату возникают
причудливые наросты кремнёвого или известково-
известкового туфа — так называемые травертины. Так, на
склоне горы Машук у города Пятигорска, в районе
Кавказских Минеральных Вод, существуют тра-
травертины, обволакивающие листья растений и кос-
кости древних животных, т.к. минеральные источ-
источники изливались там не одну сотню тысяч лет.
В местах, где находятся современные вулканы
или их извержения происходили в относительно
Маленькие гейзеры — горячие источники
в долине реки Шумной на востоке Камчатки.
недавнее (с геологической точки зрения) время,
нередко встречаются периодически фонтанирую-
фонтанирующие источники — гейзеры. Это название пришло
из Исландии, где в XVIII в. действовал так
называемый Великий, или Большой, Гейзер —
мощный горячий фонтанирующий источник, в
котором каждые 30 мин закипала вода и струя с
силой выбрасывалась вверх на высоту около
60—65 м. В настоящее время гейзеры существуют
в Йеллоустонском национальном парке на западе
США, в Новой Зеландии, Исландии и на Камчатке,
где находится знаменитая Долина Гейзеров, от-
открытая лишь в 1941 г. В низовьях этой уникальной
по красоте долины на протяжении примерно 5 км
находится множество гейзеров, кипящих и пульси-
пульсирующих источников, а также грязевых котлов и
струй пара. Некоторые гейзеры, например, такие,
как Первенец, раз в 10—15 мин эффектно
фонтанируют на высоту 15 м, а гейзер Великан —
на высоту 30 м, причём столб пара достигает
100—120 м. Как и в долине реки Паужетки на юге
Камчатки, здесь распространены кипящие грязе-
грязевые котлы, на поверхности которых непрерывно
булькает грязь, вздуваясь крупными пузырями.
Когда гейзер молодой, то интервалы между
фонтанированием малы. Со временем они стано-
становятся всё больше, напор воды уменьшается, и,
наконец, гейзер умирает. Величайший гейзер
Уаймангу (Ваймангу), что означает «крылатая
вода», находившийся в Новой Зеландии, действо-
действовал всего лишь 5 лет во второй половине XIX в. и
выбрасывал струю кипятка и пара на высоту более
400 метров!
Почему же «работает» гейзер? Существует
много теорий на этот счёт, но они сходятся в
главном, предполагая, что основным «движи-
«движителем» этой «системы» являются вулканическое
тепло и газы. Если в горных породах существуют
трещина, канал, заполненные водой на большую
глубину и вода снизу нагревается вулканическим
теплом, то в какой-то момент создаются условия
для её кипения. Однако вода не кипит, поскольку
вес столба воды — гидростатическое давление —
препятствует этому. Но если по какой-либо
причине, например из-за выплеска воды из
трещины, давление уменьшается, то сразу же
начинается бурное кипение — гейзер фонтанирует.
После того как нагретая вода выплеснется наружу,
процесс начинается снова. Так действуют гейзеры,
«жизнь» которых во многом зависит от цирку-
циркуляции подземных вод.
Современные области вулканической актив-
активности содержат огромный запас геотермальной
энергии, в том числе перегретого до нескольких
сотен градусов водяного пара, который можно
использовать для получения электроэнергии, отап-
отапливания жилищ, теплиц и т.д. Это и делается в
целом ряде районов, например в Исландии, Новой
Зеландии, Италии, в России (на Камчатке) и
других местах. На юге Камчатского полуострова в
районе реки Паужетки построена небольшая
опытно-промышленная геотермальная электро-
216
Внутренние силы Земли
станция мощностью 5 тыс. кВт, работающая на
перегретом вулканическом паре. Наибольшую
трудность при использовании вулканического
тепла представляет весьма агрессивный характер
кипящей воды, содержащей кислоты, и пара,
которые очень быстро разъедают металлические
трубы и детали машин. Это вызывает необхо-
необходимость нагревать природным паром сначала
обычную чистую пресную воду и только потом
пускать пар в турбины. Тем не менее эта проблема
решается и в столице Исландии Рейкьявике, и в
итальянской области Тоскана, и на Северном
острове Новой Зеландии, и в других районах. Там
уже действуют небольшие электростанции, а
попутно из воды получают некоторые химические
вещества, например борную кислоту, углекислоту,
поташ, двуокись аммония и др.
ГДЕ РАСПОЛАГАЮТСЯ
ВУЛКАНЫ
Сколько всего на Земле действующих вулканов,
точно не известно, но цифра 500 отражает наиболее
вероятное их число. Примерно 370 из них находит-
находится в Тихоокеанском «огненном кольце»: на остров-
островных дугах, таких, как Алеутская, Курильская,
Японская, Филиппинская, Тонга —
Кермадек, Зондская (острова Индоне-
Индонезийского архипелага), либо на так на-
называемых активных окраинах материков — запад
Северной Америки, Мексика, Центральная Аме-
Америка (Коста-Рика, Никарагуа, Сальвадор, Гвате-
Гватемала), Анды на западе Южной Америки (Колум-
(Колумбия, Эквадор, Перу, Боливия, Чили). 9 действу-
действующих вулканов располагаются в Антарктиде,
15 — на островах Тихого океана, таких, как Гавай-
Гавайские, Галапагосские, Хуан-Фернандес.
Несколько вулканических островов — Керге-
Кергелен, Коморские, Реюньон — находится в Индий-
Индийском океане. В Атлантике их около 45, среди них
Ян-Майен, Исландия, Канарские и Азорские
острова, Малые Антильские острова.
На Земле есть ещё две области активного
вулканизма. Одна из них находится в Африке, где
известны действующие вулканы в пределах Вос-
Восточно- и Западно-Африканских рифтовых зон: в
Эфиопии, Кении (вулкан Килиманджаро), Уганде,
Танзании, а также в Центральной Африке (вулкан
Камерун). Другая область включает Средиземно-
Средиземноморье и Малую Азию: Липарская островная дуга
(вулканы на островах Вулькано, Стромболи),
Италия (Везувий и другие), Сицилия (Этна),
Эгейское море (вулкан на острове Санторин);
Пьер Жак Волэр. «Извержение Везувия». XVIII в.
217
Энциклопедия для детей
J
ТИХООКЕАНСКОЕ «ОГНЕННОЕ
КОЛЬЦО»
вокруг Тихого океана располагается 3/4 всех известных
активных вулканов земного шара. Тысячи вулканов
действовали здесь в последние 10 тыс. лет. Великое
«огненное кольцо» прослеживается от Камчатки через Ку-
Курильские, Японские, Филиппинские острова. Восточную
Индонезию и Новую Зеландию, откуда вулканическая
цепочка через Антарктиду как бы перебрасывается в
Южную Америку. Далее она протягивается вдоль Тихо-
Тихоокеанского побережья Южной и Северной Америки и
через Аляску и Алеутскую островную дугу смыкается с
Камчаткой. Местами вулканы «сидят» рядом друг с
другом, местами попадаются «пустые» участки, но везде
происходят частые сильные землетрясения. По сосед-
соседству — высокие горные хребты (Кордильеры, Анды).
Рядом в океане — глубоководные желоба. Такие
сейсмически активные районы образуются на окраинах
континентов там, где тяжёлая кора океанических
литосферных плит погружается под более лёгкую нору ко-
континентальных плит.
5?
а также Восточную Турцию (Немрут) и Ирм
(Демавенд). В этих двух областях насчитываете»
около 40 действующих вулканов.
Многие вулканы, считающиеся потухшими, на
самом деле могут оказаться действующими. Доста-
точно вспомнить Везувий, который «молчал)
сотни лет. Кроме того, существует очень много
подводных вулканов, которые трудно обнаружить.
Так что действующих вулканов на самом деле
несколько больше, чем указывается в подсчётах.
В расположении вулканов на земном шаре есть
строгая геологическая обусловленность. Так, в
упомянутом уже Тихоокеанском «огненном коль-
кольце» все действующие вулканы размещены на
активных континентальных окраинах и островных
дугах. Это позволяет думать, что вулканизм
непосредственно связан с сильно расчленённый,
активно формирующимся рельефом глубоковод-
глубоководным жёлобом, располагающимся на некотором
расстоянии от островной дуги или континен-
континентальной окраины, с землетрясениями, очаги
которых расположены вдоль наклонённой в сторо-
сторону континента или островной дуги плоскости и
находятся на глубине 400—500 км. Эти зоны
называются сейсмофокальными зонами (т.е. зона-
зонами сосредоточения фокусов, или очагов, землетря-
Один из красивейших вулканов Восточной Камчатки — Кроноцкий,
На его склонах хорошо видны радиально расходящиеся овраги, занесённые снегом.
218
т
Внутренние силы Земли
сений) Беньофа в честь учёного, детально ис-
исследовавшего их.
Активные окраины — это такие участки
литосферы, в которых океаническая кора погружа-
погружается, или, как говорят учёные, субдуцируется (от
англ. subduction — «погружение»), под более
лёгкую и плавучую континентальную земную
кору, образуя наклонную пластину. Взаимо-
Взаимодействие пластины погружающейся океанической
коры с континентальной литосферой вызывает
плавление верхней мантии на глубинах 150—
200 км. Зародившиеся здесь капли расплава,
сливаясь друг с другом, начинают перемещаться
вверх. На некоторых более высоких промежуточ-
промежуточных уровнях в земной коре они образуют магмати-
магматические очаги, и из самого верхнего очага уже
непосредственно происходит извержение, в резуль-
результате которого на поверхности появляется вулкан.
Вулканические острова на океанских просто-
просторах — например, знаменитые Гавайи — возникли
над медленно поднимающейся из нижней мантии
♦горячей струёй», находящейся в одном положе-
положении десятки миллионов лет. След от этой «горячей
струи», как бы прожигающей перемещающуюся к
западу Тихоокеанскую плиту, выражен цепочкой
уже погасших ныне подводных вулканов Гавай-
Гавайских островов. Возраст наиболее древних из них
составляет 70 млн лет. Некоторые действующие
вулканы возникли в районах срединно-океаниче-
ских хребтов, например вулканы Исландии, остро-
островов Тристан-да-Кунья и др.
Возникновение действующих вулканов Среди-
Средиземноморья частично связано с такой же геологи-
геологической ситуацией, как и в случае появления
вулканов Тихоокеанского «огненного кольца».
Например, Кикладская группа островов в Эгейс-
Эгейском море и знаменитый вулкан острова Санторин
возникли при пододвигании земной коры Восточ-
Восточного Средиземноморья к северу, под остров Крит.
Таким образом, распределение вулканов на
Земле хорошо объясняется современной геологиче-
геологической теорией тектоники литосферных плит.
МОЖНО ЛИ
ПРЕДСКАЗАТЬ
ИЗВЕРЖЕНИЯ?
Уже говорилось о том, что катастрофические из-
извержения вулканов сопровождаются большими
жертвами среди населения. Вспомним Везувий,
Мон-Пеле, Санторин. При извержении вулкана
Тамбора в Индонезии в 1815 г. погибло от 60 тыс.
до 90 тыс. человек. Взрыв вулкана Кракатау в
1883 г. стал причиной смерти почти 40 тыс. чело-
человек. От палящих туч, образовавшихся при из-
извержении вулкана Ламингтон на Новой Гвинее,
погибло около 4 тыс. человек. Можно ли каким-то
образом предвидеть начало извержения и заранее
эвакуировать людей, проживающих в зоне риска?
На этот вопрос в наше время можно ответить
утвердительно. Предвестником извержения явля-
являются вулканические землетрясения,
которые связаны с пульсацией магмы,
продвигающейся вверх по подводяще-
подводящему каналу. Специальные приборы — наклономе-
наклономеры — регистрируют изменение наклона земной
поверхности вблизи вулканов. Перед извержением
меняются местное магнитное поле и состав
вулканических газов, выделяющихся из фумарол.
В районах активного вулканизма созданы специ-
специальные станции и пункты, в которых ведётся
непрерывное наблюдение за спящими вулканами,
чтобы вовремя предупредить об их пробуждении.
На Камчатке уже в 1955 г. было предсказано
извержение вулкана Безымянный, в 1964 г. —
вулкана Шивелуч, затем — Толбачикских вулка-
вулканов. Успех сопутствовал вулканологам Японии и
Гавайских, где извержения также были заранее
предсказаны.
Иногда извержения начинаются неожиданно.
20 февраля 1943 г. крестьянин Дионисий Пулидо
работал на своём кукурузном поле на окраине
деревни в Центральной Мексике (штат Уаррапан).
Вдруг на поле образовалась трещина, из которой
начал пробиваться дымок. Пулидо стал засыпать
её, но рядом возникали новые, более крупные
трещины, которые уже нельзя было засыпать.
Земля начала дрожать, послышался гул, из
трещин вырвались мощные столбы дыма, а затем
раздались взрывы. Через сутки на месте поля и
деревни уже возвышался вулкан в несколько
десятков метров высотой, а через некоторое время
он достиг уже 300 м.
Так же внезапно образовался вулкан на Канар-
Канарских островах 18 ноября 1909 г., когда фермеру и
его сыну пришлось убегать от начавшихся на их
поле взрывов, сопровождавшихся выбросами рас-
раскалённого вулканического материала. Активная
вулканическая деятельность продолжалась 10
дней, а потом так же внезапно прекратилась.
Лавовый поток вулкана Парикутин (Центральная
Мексика) при извержении 1943 г. завалил деревню,
от которой остались лишь колокольня и часть
собора, возвышающиеся над поверхностью потока.
219
Энциклопедия для детей
МАГМА, ЗАСТЫВШАЯ
НА ГЛУБИНЕ
Тот, кто поднимался на потухший (а может
быть, только на время притихший) вулкан
Эльбрус на Большом Кавказе, неизменно
поражался великолепию панорамы Главного Кав-
Кавказского хребта. Как гигантские гребни за-
застывших волн, вдаль уходят зазубренные пики —
Ушба, Шхельда, Джантуган, Дыхтау, Каштантау
и другие горные вершины, припорошённые снегом,
который с трудом удерживается на их почти
отвесных склонах. Эти величественные вершины,
так любимые альпинистами, устремлённые в
чистейшую синеву южного неба, частично сло-
сложены очень прочными горными породами —
гранитами.
С помощью геологического молотка, приложив
большие усилия, с трудом отколем кусок серого
гранита. На свежем сколе породы хорошо видны
кристаллы различных минералов: белые — квар-
кварца, розовые и серые — полевых шпатов, чёрные —
роговой обманки и слюды. Все кристаллы тесно
соприкасаются друг с другом, заполняя всё
пространство в породе, которую поэтому называют
полнокристаллической. Если сравнить обломок
гранита с обломками молодых лав вулкана
Эльбрус, в изобилии встречающимися вокруг него
в долинах горных рек, то сразу же будет заметна
разница между ними. В лавах Эльбруса отдельные
минералы вкраплены в очень тонкую, иногда
напоминающую стекло, основную массу породы.
Это связано с тем, что лава остывала крайне быстро
и в ней просто не успевали образовываться
разнообразные кристаллы. А в граните их очень
много потому, что магма, из которой формиро-
формировались граниты, на большой глубине остывала
медленно, в течение сотен тысяч и миллионов лет,
и при таком постепенном охлаждении в ней росли
кристаллы минералов, тесно соприкасаясь между
собой.
Кристаллы, образующиеся Кристаллы, образующиеся Кристаллы, образующиеся
в первую очередь во вторую очередь в третью очередь
Магма, медленно остывающая на глубине, постепенно кристаллизуется,
и образовавшиеся кристаллы минералов заполняют всё пространство.
Геологам известно, что граниты Главного
хребта Большого Кавказа образовались в конце
палеозойской эры, примерно 270—280 млн лет
назад на глубинах в несколько километров.
Почему же горные породы, образовавшиеся на
глубинах 3—5 км и более, оказались не только на
поверхности Земли, но даже поднялись на высоту
4—5 км в горных областях? Всё дело в том, что
земная кора в тех областях, где на большой
глубине из остывшей магмы формировались гор-
горные породы, например на том же Кавказе, в.
течение миллионов лет медленно поднималась.
Толщи пород, располагавшиеся над остывшей
магмой, постепенно размывались, разрушались,
пока, наконец, она оказалась на поверхности и
стали видны граниты. Существует возможность
точно сказать, когда граниты Главного Кавказ-
Кавказского хребта, образовавшиеся в глубине земной
коры, появились на поверхности. Оказывается, с
тех пор как на глубине застыла магма, район
современного Большого Кавказа неоднократно
опускался и перекрывался морем, в котором
накапливались осадки, превратившиеся впослед-
впоследствии в осадочные породы — глинистые сланцы,
известняки и песчаники. Когда же 6 млн лет назад
началось поднятие Кавказа, осадочные породы,
перекрывающие граниты, размывались и в виде
валунов и галек накапливались в прогибе у
подножия растущих гор. Потом и сами галечники
оказались поднятыми. В результате первые об-
обнажения гранитов Главного хребта появились в
отложениях, возраст которых составляет 3,5—
4,5 млн лет (о чём свидетельствуют гранитные
валуны и гальки, находящиеся у подножия
растущих гор). Таким образом, только тогда, когда
вышележащие слои пород были окончательно
размыты, граниты впервые обнажились на поверх-
поверхности Земли.
Но поднятие продолжалось,
так же как и процессы раз-
разрушения. Граниты — наиболее
твёрдые и плотные породы —
слабее поддавались выветрива-
выветриванию, и постепенно из них образо-
образовались горные пики, благодаря
своей прочности возвышающиеся
над горами.
Магма, т.е. расплав горных
пород, нагретый до температуры
около 1000° С, может появиться
на поверхности Земли. Тогда го-
говорят, что произошло извержение
вулкана. А если магма не смогла
вырваться из объятий земных
недр и застыла на некоторой
220
Внутренние силы Земли
глубине — тогда мы имеем дело с так называемыми
интрузивными породами (от лат. intrusus —
«втолкнутый», «внедрённый»), или интрузиями.
Они могут иметь различные форму, объём и состав.
Нередко геологи наблюдают очень тонкие жилы
интрузивных пород толщиной всего в несколько
сантиметров и длиной 2—3 м. И в то же время
существуют огромные массивы застывшей магмы,
так называемые интрузивные тела, занимающие
площадь в десятки тысяч квадратных километров.
И жилы, и массивы интрузивных пород объеди-
объединяет то, что они внедрились в горные породы в виде
подвижной магмы и застыли, не выходя на
поверхность Земли.
В ЧЁМ «СИДИТ»
интрузия?
Изучая граниты, обнажившиеся на поверхности
Земли, можно понять, каким же образом магма
сумела занять обширное пространство на глубинах,
где под давлением вышележащих пород никакой
пустоты, казалось бы, не должно быть. А между
тем известны гигантские гранитные интрузии пло-
площадью в десятки и сотни тысяч квадратных кило-
километров, например в Кордильерах Северной Амери-
Америки и Андах Южной Америки, в Казахстане, на
Алтае, в бассейне реки Колымы на крайнем северо-
востоке России и во многих других местах.
Интрузивные тела любой формы и состава
имеют ряд общих характерных черт, изучение
которых помогает нам разобраться в их строении
и происхождении. Прежде всего магма должна
куда-то внедриться, т.е. занять какой-то объём на
глубине. Но там уже всё «занято» другими
породами, находящимися под большим давлением
за счёт веса вышележащих слоев. Все они по
отношению к интрузивному телу являются вме-
вмещающими, т.к. они «вмещают» в себя магму,
которая благодаря высокой температуре и нали-
наличию газов, конечно, оказывает сильное воздействие
на окружающие породы.
Представьте себе огромный «пузырь» магмы,
распространяющий во все стороны, особенно вверх,
тепло, газы и горячие растворы. Газы и растворы
как бы «переваривают», перерабатывают, пропи-
пропитывают окружающие породы, превращая их в
совсем другие разновидности горных пород, неже-
нежели те, которыми они были до внедрения магмы.
Эти изменённые породы вокруг интрузии образуют
зону внешнего контакта. Однако и сами вмеща-
вмещающие породы благодаря своей низкой температуре
также оказывают воздействие на тонкую внешнюю
зону магматического «пузыря», охлаждая её.
Поэтому она быстрее застывает и даже внешним
видом отличается от внутренних частей «пузыря».
Ширина зоны изменённых пород вокруг интру-
интрузивных тел, например гранитов, достигает многих
сотен метров. Из этого можно сделать вывод, что
температура магматического «пузыря» была очень
высокой и из него выделялось очень много газов и
горячих растворов, которые «пропи-
«пропитывали» окружающие породы. Эти
растворы и газы содержат хлор, фтор,
серу, бор, фосфор и другие активные химические
элементы.
Застывшие на глубине массивы магмы могут
иметь самую причудливую форму, т.к. магма,
будучи всё же жидкостью (хотя и очень вязкой),
стремится использовать малейшее «слабое место»
в толще горных пород, чтобы проникнуть в них.
КАКИЕ БЫВАЮТ
интрузии?
Магма, продвигаясь вверх, может остановиться на
глубине 5—6 км и менее и там будет в течение
многих сотен тысяч лет медленно остывать. А
может приблизиться к поверхности Земли, но всё
же не выйти на неё. Поэтому в зависимости от
глубины застывания магмы интрузивные породы
подразделяются на несколько основных типов. Во-
первых, приповерхностные, или су б вулканичес-
вулканические (т.е. почти вулканические). В этом случае
магма застыла очень близко к поверхности Земли,
но всё-таки не излилась на неё в виде лавовых
потоков, а начала остывать и кристаллизоваться
на глубинах в несколько сотен метров. Во-вторых,
среднеглубинные с глубиной формирования от
0,5—0,6 до 1—1,5 км; и, в-третьих, глубинные —
более 1—1,5 км. Глубинные интрузивные породы
имеют очень характерный облик. Если такую поро-
породу отполировать, то можно отчётливо увидеть, что
вся она состоит из минералов, кристаллы которых
тесно соприкасаются друг с другом.
Именно такие полнокристаллические глубин-
глубинные интрузивные породы можно видеть в архи-
архитектурных ансамблях Санкт-Петербурга, где ими
облицованы набережные, цоколи домов и дворцов.
Из них выточены колонны Исаакиевского и
Казанского соборов, созданы пьедесталы многих
известных памятников (например, знаменитого
Медного всадника), возведены стены Петропав-
Петропавловской крепости. Чаще всего при строительстве
использовались граниты, называемые рапакиви
(от финск. «рапакиви» — «гнилой камень»):
розоватые породы с крупными округлыми крис-
кристаллами полевого шпата (ортоклаза), по краям
которых видна более светлая каёмка другого
полевого шпата — олигоклаза. Граниты рапакиви
распространены в Карелии и Финляндии. Образо-
Образовались они 1,7 млрд лет назад на глубинах в
несколько километров и впоследствии, в резуль-
результате поднятия, очутились на поверхности Земли,
т.к. все вышележащие породы оказались разру-
разрушены и смыты эрозионными процессами.
Когда на глубинах 20—60 км начинают пла-
плавиться горные породы, то сначала образуются
лишь тонкие плёнки жидкости между кристал-
кристаллами. Потом они сливаются в капельки, которые
тоже объединяются друг с другом и начинают
пробивать себе путь наверх. Сделать это очень
221
Энциклопедия для детей
Столб лавы (некк), застывшей в жерле древнего вулкана
миллионы лет назад, так и остался стоять, как указующий
перст. Менее прочные вулканические породы вокруг
размыты морем. О прежней кальдере (кольцевой впадине
вокруг жерла) напоминает теперь только кольцевой риф в
море вокруг некка.
трудно из-за огромного давления на таких глуби-
глубинах. Но это же давление и помогает как бы
выжимать расплав вверх, на «верхние этажи»
земной коры, где на глубинах в несколько
километров силы магмы оказываются на исходе и
она, остывая, уже не может двигаться, образуя
различные по форме интрузивные тела.
Они могут иметь вид гриба, колокола, лепёшки,
шара, столба, пластины, доски и т.д. Чтобы как-то
разобраться в таком многообразии форм интрузий,
геологи договорились, как их называть, и вырабо-
выработали определённые правила.
КАК ВАС
НАЗЫВАТЬ?
В различных горных (складчатых) областях и на
равнинах (платформах) можно наблюдать велико-
великолепные картины. Так, на Сибирской платформе, по
берегам реки Нижней Тунгуски, возвышаются на
несколько сотен метров чёрные или тёмно-серые,
мрачные «лестницы», как будто созданные для
неведомых великанов. Вертикальные уступы чере-
чередуются с выровненными горизонтальными пло-
площадками. Такой рельеф образовался в результате
выветривания и размыва толщи горизонтально ле-
лежащих осадочных горных пород, в которые внед-
внедрилась базальтовая магма. Застыв, магма сформи-
сформировала твёрдые интрузивные пласты, которые, с
трудом поддаваясь разрушению, образуют крутые
уступы-лестницы. Недаром комплексы таких по-
пород называют траппами (от шведск. trapp —
«лестница»). Представьте себе книгу, в которую
между листами вставлено много линеек разной
толщины. При этом общий объём книги увеличи-
увеличивается, а листы остаются несмятыми. Так и отно-
относительно жидкая базальтовая магма под огромным
давлением «накачивается» между пластами гор-
горных пород, расщепляя их, как линейка листы
книги.
Интрузивные тела, образовавшиеся из застыв-
застывшей магмы, которая внедрилась между слоями
пород, называются силлами. Они широко рас-
распространены в западной части Восточной Сибири,
где образуют живописный ступенчатый рельеф.
Там, где горячая, нагретая до температуры 1000° С
базальтовая магма соприкасалась с пластами
углей, она воздействовала на них своим жаром,
изменяя угли. Так образовался графит — ценное
полезное ископаемое, применяющееся не только
для изготовления карандашей, но и в производстве
разнообразных графитовых смазок для трущихся
металлических поверхностей.
В Африке, Канаде и некоторых других местах
известны удивительные по своей форме и размеру
внедрения магмы. Так, например, в Южной
Африке среди слоев осадочных пород, залегающих
в виде гигантской плоской чаши, находится
огромное интрузивное тело. Оно расположено так
же, как и эти осадочные породы, и тоже
напоминает чашу или широкую воронку. Только
размеры этой «воронки» достигают 500 км в длину
и 300 в ширину, она слегка овальной формы, а её
толщина превышает 6 км. Это колоссальное
интрузивное тело называется Бушвельдским лопо-
литом (от греч. «лопос» — «чаша», «литое» —
«камень»); и, что интересно, оно так же, как и
пластовая интрузия — силл, расщепляет оса-
осадочные слои. Магма как бы нагнеталась между
слоями осадочных пород, но центральная часть
этой огромной массы расплава немного просела под
собственной тяжестью, поэтому и образовалась
такая «чаша».
Другой крупный лополит — Сёдбери — известен
в Канаде. Обычно лополиты сложены такими
изверженными породами, в которых относительно
мало оксида кремния (т.е. сложены основными и
ультраосновными породами). Магмы, имеющие
такой химический состав, как правило, наиболее
жидкие.
Если магма находится под большим давлением,
она способна не только расщеплять слои горных
пород, но и приподнимать их над собой, образуя
интрузивные тела наподобие гриба с большой
шляпкой и тоненькой ножкой, называемые лак-
лакколитами. Происхождение этого термина не совсем
ясно. Дело в том, что латинское слово «лакуна»
означает «пустота», «зияние». Возможно, появ-
появление термина «лакколиты» для обозначения
интрузии в виде «шляпки гриба» связано с тем,
что под «пустотой» понималось пространство,
заполняемое магмой, которая силой своего напора
приподнимала пласты. Лакколитами считали
раньше знаменитые горы в районе Минеральных
Вод на Северном Кавказе, такие, как Бештау,
222
Внутренние силы Земли
Змейка, Железная, Машук (у подножья которой
был убит на дуэли М.Ю. Лермонтов). Все они
возвышаются над всхолмленной равниной на сотни
метров, а слои осадочных пород, сохранившиеся
вокруг них, как бы окутывают интрузивные
породы. Так они долгое время и назывались
классическими лакколитами, пока с помощью
бурения не было установлено, что на самом деле
форма этих интрузивных тел скорее напоминает
редьку или репу, обращенную хвостом вниз. Такая
гигантская «капля» магмы медленно всплывает к
земной поверхности. В этом отношении она похожа
на соляные купола, которые также пробивают себе
путь к поверхности благодаря плавучести за счёт
разницы в плотности соли и окружающих пород
(плотность которых больше). Настоящие лак-
лакколиты, с горизонтальной нижней частью и
грибообразной верхней, известны в горах Юдит в
штате Монтана (США), на Южном берегу Крыма и
в других местах.
Интрузивные тела, описанные выше, — силлы,
лополиты и лакколиты — имеют важное общее
свойство: все они залегают, как говорят геологи,
согласно с окружающими их слоями горных пород,
которые только расщепляются, расходятся, про-
пропуская магму, внедряющуюся в них под дав-
давлением, но не сминаются при этом в складки.
Поэтому такие интрузии называются согласными.
Существует, однако, много интрузивных тел,
которые имеют совсем другие отношения с вмеща-
вмещающими породами. Магма внедрялась в эти породы,
«не обращая внимания» на залегание
слоев, пересекая, раздвигая, сминая
их в складки, как бы прокладывала
себе путь с помощью грубой силы. Такие интрузии
называются несогласными, и среди них вы-
выделяется несколько самых распространённых ти-
типов, хорошо узнаваемых в различных геологиче-
геологических структурах.
Дайка (dyke — «забор», «стена» на шотланд-
шотландском наречии) — интрузивное тело, длина которого
во много раз больше ширины. По существу это
трещины, заполненные магмой. Дайки бывают
различных размеров: от небольших, длиной де-
десятки метров и шириной 1—1,5 м, до гигантских,
имеющих длину сотни километров, а ширину до
десятка километров. Так, на юге Африки, в
Родезии, очень древние породы (возраст которых
более 1 млрд лет) пересекаются Великой дайкой
Родезии длиной более 500 км и шириной до 11 км,
сложенной породами, в которых мало оксида
кремния. Огромное интрузивное тело рассекает
очень прочные, древние докембрийские породы.
По-видимому, магма внедрилась в крупный раз-
разлом, расколовший земную кору на большом
протяжении.
На Северном Кавказе, в самом узком месте
Дарьяльского ущелья, где бурлящий Терек проре-
прорезает светло-серые граниты, образуя мрачную
теснину, в почти отвесных стенах ущелья видны
многочисленные тёмные базальтовые вертикаль-
вертикальные дайки шириной несколько метров и длиной
Шток
Силл
Лакколит
Разные формы интрузий.
Энциклопедия для детей
сотни метров. Даек очень много, и если
подсчитать их общую ширину, то
окажется, что существовавшее ранее
гранитное тело как бы увеличило свои размеры
почти на 1/4 благодаря их внедрению. Отсюда
можно сделать вывод, что внедрение магмы по
многочисленным трещинам происходило в момент,
когда граниты подвергались растяжению. Только
в таком случае базальтовая магма могла внедрять-
внедряться по трещинам. Иногда дайки образуют целые
пучки, или огромные рои (как, например, в
Восточной Гренландии), или кольца. На западном
побережье Шотландии известны сотни даек, свя-
связанных с древними центрами вулканической
активности. И везде они образовывались только в
том случае, если вмещающие породы, подвергаясь
растяжению, растрескивались. Это очень напоми-
напоминает расколовшуюся льдину, трещины в которой
сразу же заполняются водой.
Не следует думать, что сначала образуется
полость, пустота, а потом её заполняет магма. Уже
на небольшой глубине давление горных пород так
велико, что никакая «пустота» существовать не
может. Возникновение какой-либо даже самой
узенькой трещины сразу приводит к тому, что
магма устремляется в неё и силой своего давления
как бы раздвигает, расширяет стенки трещины и
продвигается вверх. Подобный эффект действия
магмы, как и любой другой жидкости, хорошо
известен в механике.
Ещё одно весьма распространённое интрузивное
тело — шток (от нем. Schtok — «палка», «ствол»).
Если разрезать его поперёк, оно будет иметь
овальную, округлую или неправильную форму, а в
вертикальном разрезе похоже на колонну. Раз-
Размеры штоков бывают самые разные: от 100—
200 м2 до 200 км2 в поперечном сечении.
ИНТРУЗИЯ ГРАНИТОВ
Однако самыми интересными и во многом всё
ещё загадочными являются крупные гранитные
интрузии — батолиты (от грек, «батос» —
«глубина», «литое» — «камень»). Эти интрузии
были названы так потому, что раньше их
представляли как бы «бездонными», т.е. уходящи-
уходящими куда-то вниз, в земную кору, на неопределён-
неопределённую глубину. Батолиты обладают поистине необоз-
необозримыми размерами, если смотреть на них сверху.
Например, в северной части Кордильер Северной
Америки, на территории Аляски и Канады, есть
батолит, длина которого превышает 2000 км, а
ширина 200 км. В Андах Южной Америки батолит
имеет длину 1200 км, а ширину около 100 км.
Очень крупные батолиты известны на Алтае, в
Колымском крае, на Дальнем Востоке и во многих
других местах земного шара.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ
КРУПНЫЕ ИНТРУЗИИ
ГРАНИТОВ?
При созерцании громадных пространств, занятых
гранитами, невольно представляешь, что и в глу-
глубину эти батолиты уходят на многие десятки ки-
километров. Однако когда батолиты как бы «про-
«просветили» сейсмическими волнами, то оказалось,
что они всё-таки имеют «дно», которое располага-
располагается всего в 2—5 км от «кровли» (т.е. поверхности)
гранитного тела. Батолиты имеют форму гигант-
гигантской линзы, залегающей внутри различных гор-
горных пород. Но если магма откуда-то появилась и
заняла место этих пород, то куда же делись те
породы, которые раньше здесь располагались?
Наконец мы подходим к наиболее интересной
проблеме магматической геологии — проблеме
пространства, обсуждаемой уже
не менее ста лет. Рассматривая
силлы, дайки, лополиты, штоки
и т.д., мы поняли, что магма,
образовавшаяся где-то в другом
месте, внедрилась под давлением
в вышележащие горные породы,
раздвинула их и смяла в складки.
Везде наблюдается активная роль
магмы.
За многие миллионы лет круп-
крупные батолиты оказались подня-
поднятыми на поверхность Земли в
результате движения земной ко-
коры. Располагавшиеся выше них
горные породы разрушились, раз-
размылись, и сейчас мы можем
наблюдать внутренние части ба-
Гтолитов. Геологи долго ломали
голову над загадкой: огромное
гранитное тело, имеющее «дно» и
«кровлю» и напоминающее лин-
Внешняя зона
изменённых
вмещающих пород
Внутренняя
изменённая зона
Замок, построенный
на лавовой колонне.
224
Внутренние силы Земли
Энциклопедия для детей
зу, окружено породами, которые совер-
совершенно не смяты в складки, а только
изменены в результате действия вы-
высокой температуры, горячих растворов и газов,
выделявшихся из остывающей магмы. А куда же
делись породы, находившиеся на том месте,
которое сейчас занято гранитами? Ведь это был
гигантский объём. Не мог же он бесследно
исчезнуть.
Много было предложено идей и гипотез, пока
единодушно не пришли к выводу, что магма,
оказывается, не перемещалась неведомыми путя-
путями из земных глубин, а образовалась на месте за
счёт переработки горных пород под действием
высоких температур и давлений, горячих раство-
растворов и газов. Тогда стало понятно, как формирова-
формировались батолиты столь огромных размеров. Под-
Подвергаясь воздействию высоких температур, дав-
давлений, растворов и газов, горные породы разного
состава постепенно расплавились и превратились в
гранитную магму, которая, охладившись, и обра-
образовала батолит. Опытным путём установили, что
из обычных глины и песка, расплавляя их, можно
получить магму, очень похожую на гранитную.
Существует, правда, и другой случай, когда
расплавления горных пород не происходит, а
просто одни породы превращаются в другие. Это
превращение — сложный химический процесс, во
время которого одни элементы выносятся, а
другие, наоборот, привносятся с растворами и
происходит как бы замещение одних элементов
другими. Именно так и формировались крупные
батолиты, столь поражающие наше воображение
своими грандиозными размерами.
Однако не следует забывать о том, что всё это
происходит на глубинах в несколько километров и
более, где температура достигает 600—700° С и
горные породы близки к тому, чтобы распла-
расплавиться. Недаром вокруг крупных гранитных
интрузий встречаются породы, которые местами
уже начали плавиться в момент формирования
интрузий. Это так называемые мигматиты (миг-
ма — расплав с недоплавленными кусочками
породы), широко распространённые в Карелии, на
РАЗМЕЩЕНИЕ МАГМАТИЧЕСКИХ ОЧАГОВ ПОД ВУЛКАНАМИ КАМЧАТКИ
Ключевской Безымянный Авачинский Кошелевский
км О
Вулканогенно-
осадочный слой
Гранитный слой
«Базальтовый» слой
Мантия
Поверхность Мохо
Очаги магмы
Магматические очаги размещаются на нескольких уровнях в земной коре и верхней мантии.
226
внутреннее силы Земле
Украине, в Восточной Сибири, Африке, Канаде,
Австралии, Индии и других районах. Сейчас эти
породы обнажаются на поверхности Земли, но в
момент своего зарождения находились на большой
глубине. Мигматиты образовались из очень сильно
изменённых горных пород, например гнейсов,
состоящих из кварца, полевых шпатов и слюды в
виде чередующихся тонких полосок. Внутри
породы присутствуют тонкие прослойки из крис-
кристаллов кварца и полевого шпата, т.е. по существу
это уже гранит, образовавшийся из отдельных
участков расплавленного вещества гнейсов. В
некоторых местах Карелии можно наблюдать, что
мигматитов постепенно становится всё больше, и,
наконец, они переходят уже в сплошной гранит-
гранитный массив. В таких случаях геологи говорят, что
наблюдается гранитизация. При этом никакого
дополнительного пространства для гранитов не
требуется.
В процессе гранитизации очень важен фактор
времени, т.к. граниты такого типа формировались
медленно, миллионы лет. Вообще многие геологи-
геологические процессы отличаются чрезвычайной дли-
длительностью. Поэтому так велико воздействие,
казалось бы, совсем незначительных сил.
Рассматривая вулканическую деятельность, мы
говорили о том, что у каждого вулкана есть свой
очаг магмы, то место, откуда расплав начинает
путь наверх. Эти очаги и есть не что иное, как
интрузии магмы. Поэтому интрузии и вулканизм
очень тесно связаны между собой.
На глубине соответствовать вулканическим
породам могут только породы интрузивных мас-
массивов. Подводящие каналы вулканов — это
тоненькая «ниточка», связывающая поверхност-
поверхностные и глубинные проявления магмы; и понять
вулканизм без тщательного изучения интрузий
невозможно, что неоднократно отмечали геологи.
ГДЕ ЗАРОЖДАЕТСЯ
МАГМА?
Зарождение магмы на глубине — во многом ещё
неизученный процесс, т.к. никакими способами и
методами сейчас невозможно проникнуть на глуби-
глубины в десятки километров, где появляются первые
капли расплава. Единственное, что мы можем сде-
сделать, — это моделировать плавление горных пород
в особых приборах, которые выдерживают боль-
большие температуру и давление. Можно также добав-
добавлять различные вещества в расплавленные породы,
т.е. в искусственную магму, приближаясь к при-
природным процессам. Но именно приближаясь, а не
создавая опытным путём истинные условия, су-
существующие в глубинах Земли и не очень хорошо
известные нам. Уже давно отброшена
мысль, что под земной корой сущест-
существует некий слой расплавленных гор-
горных пород. Магма, возникая то в одном, то в
другом месте, свидетельствует, что недра нашей
планеты не находятся в состоянии покоя и в них
всё время происходят процессы, находящие отра-
отражение на поверхности Земли. Самой примечатель-
примечательной чертой этих событий является их исключи-
исключительно малая скорость (от долей миллиметров до
нескольких сантиметров в год, но не более).
На глубинах 50—100 км вещество верхней
мантии Земли, т.е. слоя, расположенного под
земной корой, находится в твёрдом состоянии,
несмотря на высокие температуры. Об этом можно
судить по скорости прохождения сейсмических
волн от землетрясений или крупных взрывов
(например, атомных), т.к. соотношение между
скоростью волны и плотностью вещества хорошо
известно. В тех местах, где сейчас действуют
вулканы, на глубинах 80—100 км в мантии
выявлено уменьшение скоростей сейсмических
волн, т.е. плотность вещества становится меньше,
а это может быть связано с увеличением темпера-
температуры. Как установлено опытным путём, плавление
начинается на границах между зёрнами мине-
минералов, причём не по всей границе, а только там,
где эти зёрна соприкасаются острыми углами.
Поэтому первичный магматический очаг представ-
представляет собой как бы своеобразную губку, в которой
содержится всего от 1 до 5—6% расплава. Капли
расплава соединяются, сливаются между собой и
начинают перемещаться туда, где давление мень-
меньше. Скапливаясь уже в больших объёмах, они
образуют промежуточные очаги магмы — будущие
интрузии. Скопление магмы вызывает плавление
окружающих пород, очаг магмы увеличивается в
объёме и несколько меняется по составу, т.к. магма
«переваривает» и усваивает куски окружающих
пород, попавшие в неё. И только потом из этого
очага магма по подводящему каналу может
достигнуть поверхности, и произойдёт извержение
вулкана; а может и не выйти на неё (по-
(поверхность) — тогда после остывания магмы сфор-
сформируется интрузия.
Геологи всегда уделяют интрузиям особенное
внимание, потому что с ними связаны многочис-
многочисленные рудные полезные ископаемые: золото,
серебро, свинец, цинк, олово, молибден, вольфрам
и др. Наиболее благоприятные участки для
скопления рудного вещества — это зоны контакта,
соприкосновения интрузии и окружающих пород.
Именно там из горячих рудных растворов, цирку-
циркулирующих в остывающей магме, и выделяется
рудное вещество, образуя месторождения полез-
полезных ископаемых.
Энциклопедия для детей
ЗЕМЛЯ
ПОД НОГАМИ
ДВИЖЕТСЯ
Ученые древности среди окружающих нас
«стихий» выделяли четыре главные — воду,
воздух, огонь и землю. Вода и воздух —
стихии подвижные, вечно меняющиеся. Огонь
тоже субстанция очень непостоянная. Только
земля считалась таким твёрдым телом, которое
могло служить оплотом, символом незыблемости и
постоянства. Действительно, разве не наблюдаем
мы на протяжении всей жизни одни и те же
контуры гор, неизменные берега морей и озёр?
Наконец, один и тот же пригорок и одну и ту же
тропинку к роднику в овраге? Земля и её
поверхность представляются нам неизменными.
Но на самом деле они движутся.
Мы привыкли считать, что сами двигаемся по
неподвижной поверхности Земли. Но чтобы Земля
двигалась — нет, не как планета вокруг Солнца, а
как почва у нас под ногами... Ну разве что в
отдельных местах и изредка — во время земле-
землетрясений, при оползнях или взрывах. Но сейчас
речь пойдёт не об этом. Та самая незыблемая
Земля, а точнее, твёрдая оболочка планеты —
земная кора — колеблется и перемещается,
СОВРЕМЕННЫЕ
ДВИЖЕНИЯ
ЗЕМНОЙ КОРЫ
оказывается, везде и всегда. Только замечаем мы
это редко или не замечаем вовсе. Учёные, однако,
пристально наблюдают за Землёй и с помощью
очень точных приборов улавливают самые незна-
незначительные её колебания. Подобно внимательному
доктору, они постоянно измеряют «пульс» своему
«пациенту» — планете Земля. По существу Земля
ведёт себя как живой организм.
Буквально каждая точка земной коры дви-
движется: поднимается вверх или опускается вниз,
смещается вперёд, назад, вправо или влево
относительно других точек. Их совместные пере-
передвижения приводят к тому, что где-то земная кора
медленно поднимается, где-то опускается. Матери-
Материки перемещаются по планете, растут горы,
раширяют границы океаны. Жизнь наша так
коротка по сравнению с жизнью земной коры, а
движения её так медленны по сравнению с теми
скоростями, к которым мы привыкли (от движе-
движения облаков в небе до движения машин на улицах),
что обычно этого не замечаем.
Древнегреческий философ и учёный Аристотель
уже в IV в. до н.э. писал: «Изменения Земли так
медленны в сравнении с коротким периодом нашей
жизни, что на них не обращают внимания».
Большинство же его современников поклонялись
богине Весте, которая олицетворяла неподвиж-
неподвижность Земли.
График движений на берегу острова Беринга (Командорские острова), где зимовали участники экспедиции знаменитого
мореплавателя. Он построен по сведениям об исчезновении и появлении со временем корабельных пушек, оставленных
экспедицией на месте зимовки. Возможно, колебательные движения берега связаны с циклами сейсмической активности
(сильные землетрясения показаны стрелками). Несколько лет назад пушки, погребённые под 3-метровым слоем морских
наносов, были обнаружены с помощью геофизических методов, затем откопаны и переданы в музей. >
228
Внутренние силы Земли
КАК УЧЁНЫЕ
ОБНАРУЖИЛИ
МЕДЛЕННЫЕ
(ВЕКОВЫЕ) ДВИЖЕНИЯ
ЗЕМНОЙ КОРЫ
Если взять подробные карты, например, начала
XX в., а тем более прошлых веков и сравнить их с
современными картами той же местности и того же
масштаба, то нередко можно заметить отличия в
линиях берегов озёр и морей, расположении при-
прибрежных островов, отмелей, заливов. Известно, что
чаще всего берега изменяют свои очертания за счёт
разрушающей работы морских волн, а реки при-
приносят так много песка и ила, что могут «нарастить»
сушу. Сильно меняет рельеф местности и очер-
очертания береговой линии вмешательство человека в
жизнь природы. Так нам видится и так происходит
на самом деле. Но есть ещё одна скрытая от глаз
причина — поднятие или опускание земной по-
поверхности. Эти медленные движения оставались
незамеченными до конца XVIII в. даже учёными.
Так продолжалось до тех пор, пока население было
сравнительно редким, города небольшими, дороги
примитивными и никаких сложных сооружений и
ответственных коммуникаций человечество ещё не
придумало.
Всем хорошо знакомо имя шведского физика и
астронома Андерса Цельсия A701—1744): мы до
сих пор пользуемся предложенной им 100-градус-
100-градусной температурной шкалой. Но, как и большинст-
большинство учёных XVIII в., Цельсий занимался разными
научными вопросами и прославился ещё тем, что
положил начало изучению современных движений
земной коры. Он сделал на прибрежных скалах
Скандинавского полуострова засечки, чтобы иссле-
исследовать взаимные перемещения суши и моря.
В сущности это были первые уровнемерные
посты. Теперь их сотни по берегам всех морей и
океанов, а наблюдения за ними автоматизированы.
Вскоре выяснилось, что засечки оказываются всё
выше и выше над средним уровнем моря. Значит,
море отступает?.. Положим, об этом догадывались
и раньше, потому что древние шведские и финские
приморские города и поселения на берегах Ботни-
Ботнического залива Балтийского моря через несколько
веков оказались от него вдалеке. Пришлось
строить порты заново, в новых гаванях...
Заслуга Цельсия в том, что благодаря его
измерениям удалось определить скорость отступа-
отступания Балтийского моря. Учёный полагал, что дело
в понижении уровня моря. Но позднее выяснилось,
что причина — в поднятии суши. Это поняли,
сравнив разницу уровней моря. Если бы она везде
была одинаковой, это означало бы скорее всего, что
меняется уровень моря (оно «усыхает»). Но
разница уровней колебания в нескольких пунктах
за одно и то же время существенно отличалась.
Следовательно, причина изменений в неравномер-
неравномерном подъёме суши. Земля поднимается!
Конечно, это было только самое
начало действительно научного позна-
познания тех перемещений, которые в
настоящее время называются современными дви-
движениями земной коры. В ходе исследований
предстояло решить множество вопросов. Вот
только некоторые из них.
Везде ли земля поднимается или есть места, где
она опускается? С какой скоростью это происхо-
происходит, где быстрее и где медленнее? Существуют ли
движения горизонтальные или только вертикаль-
вертикальные? Как распознать движения и каковы их
причины? На самом деле вопросов, конечно,
гораздо больше.
Но недаром прошло 250 лет со времени
эксперимента Андерса Цельсия.
«Для наших чувств Земля в течение веков
пребывала в покое, пока астрономия не показала,
что она несётся в пространстве с невообразимой
быстротою. Подобным образом и поверхность этой
планеты пребывала в понятии людей неизменною
со времени своего создания, пока геолог не
доказал, что и она была театром неоднократно
повторявшихся перемен и до сих пор ещё
подвергается медленным и нескончаемым измене-
изменениям». Таким геологом по праву считается автор
этих строк, выдающийся английский исследова-
исследователь Чарлз Лайель A797—1875). Именно он
произвёл революцию в геологии, показав и
доказав, что Земля и её поверхность движутся и
изменяются в современную эпоху так же, как это
было и в далёком прошлом. Древнеримская богиня
неподвижности Земли Веста была окончательно
повержена.
МОГУЧАЯ
ГЛЯЦИОИЗОСТАЗИЯ
И раз уж мы начали с Северной Европы, обратимся
к природной стране под названием Фенноскандия,
которая объединяет территории Скандинавского и
Кольского полуостровов, Финляндию и Карелию.
Давайте разберёмся, что же там происходит.
Слово «изостазия» означает равновесное состо-
состояние. Так вот, земная кора в пределах Фенноскан-
дии активно стремится к достижению равновесия,
но до него ещё довольно далеко. На деле это
означает, что она поднимается из окружающих
морей.
Давно уже не только множество уровнемерных
постов на берегах Балтийского, Северного, Нор-
Норвежского, Белого и Баренцева морей, но и
регулярные высокоточные повторные нивелирова-
нивелирования (определение высоты точки земной поверхнос-
поверхности относительно уровня моря) регистрируют
медленный подъём Финляндии. Нивелирование
позволяет измерять высоту множества точек
земной поверхности с высокой точностью. Если
такое точное нивелирование повторить через
20—30 лет, то можно обнаружить изменения
высоты тех же точек на доли миллиметра. Таким
229
Энциклопедия для детей
ХРАМ СЕРАПИСА
И ТЕКТОНИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
во многих учебниках геологии можно найти подробный
рассказ или хотя бы упоминание о храме Сераписа.
Расположен он в Италии, невдалеке от Неаполя в малень-
маленьком городке Поццуопи. Храм пережил долгую и очень
интересную историю. Серапис — божество в эллинисти-
эллинистическом Египте, культ которого возник в результате слияния
египетских и греческих религиозных представлений. Оно
олицетворяло умирающую и воскресшую природу. Но
какое отношение Серапис имеет к геологии, которой тогда,
1,5—2,5 тыс. лет назад, как науки вообще не существовало?
Развалины этого знаменитого храма в виде трёх мощных
колонн на высоком основании до сих пор сохранились
вблизи Неаполитанского залива. Однако на самом деле это
вовсе не храм, как пишут во многих книгах, а всего лишь...
рынок. Просто в древности рынки строили так, что они
напоминали храмы. Но вот что примечательно: фотографин
колонн разных лет сильно отличаются друг от друга. На
некоторых снимках колонны затоплены морем, на других —
возвышаются над водой. И так было не только в последние
десятилетия, но и раньше. По геологическим, археологиче-
археологическим и историческим данным учёным удалось установить
историю погружения «храма Сераписа» в море и появления
из него. В последние тысячелетия наблюдается общая
тенденция к поднятию уровня Мирового океана. Значит,
дело не в Мировом океане, а в Колебаниях Земли под
храмом, которые вызываются попеременными поднятиями
и опусканиями земной коры.
Учёным удалось построить кривую колебаний земной
коры на данной территории. Эта кривая в дальнейшем
легла в основу учения о колебательных движениях земной
коры, согласно которым поднятия земной коры обя-
обязательно сменяются опусканиями: она как бы дышит.
Но самое забавное в том, что явление в городке
Поццуоли никак не может служить основанием для теории
колебательных движений, хотя пример и стал хрестома-
хрестоматийным. Почему? Да потому, что расположен он в совер-
совершенно необычном, можно сказать уникальном, месте. Эта
равнинная местность является типичной вулканической об-
областью. Совсем близко возвышается вулкан Везувий. На
месте городка Поццуоли когда-то десятки тысяч лет назад
тоже была высокая вулканическая гора. Но около 33 тыс.
лет назад произошло гигантское извержение вулкана. В
результате мощного взрыва на месте большой горы оста-
остались лишь небольшие углубления. До сих пор в этих
углублениях земля так горяча, что жжёт ступни через по-
подошвы обуви, а во многих местах из-под земли вырываются
удушливые газы. В сущности вся область Флегрейских
огненных полей (вулканического района в Италии к западу
от Неаполя) — жерло громадного вулкана. Только вулкан
этот не имеет конуса и не извергается. Но живёт! И своим
«дыханием» постоянно напоминает о себе. И всё распола-
располагающееся на его «груди» в такт с этим дыханием то подни-
поднимается, то опускается. То же самое характерно для целого
ряда вулканов Японии, Камчатки, для активных вулканиче-
вулканических областей, которые могут быть и горами, и равнинами.
Однако особенности жизни вулканических областей
нельзя переносить на земную кору за пределами этих
«дыхательных путей» планеты.
Поэтому общую теорию колебательных движений
земной коры нельзя строить на примере отдельных вулка-
вулканических областей. Следовательно, «храм Сераписа» для
разработки большой теории не подходит. Но всё же пред-
предкам итальянцев надо отдать должное: место для постройки,
пусть случайно, они выбрали исключительно интересное.
Так за две с лишним тысячи лет поднимался и опускался
участок суши, на котором построили рынок в городе
Поццуоли близ Неаполя (толстая синяя линия, масштаб
слева). Тонкая линия показывает скорость, с которой
происходило вертикальное движение участка
(масштаб справа).
230
Внутренние силы Земли
образом с помощью уровнемерных измерений и повторного ни-
нивелирования надёжно регистрируется вспучивание огромной терри-
территории Северной Европы. Как будто медленно всплывает панцирь
гигантской черепахи. Геологи — специалисты по современным высотам
древних береговых линий разного возраста также неоспоримо доказы-
доказывают, что подобный процесс длится много тысяч лет. Панцирь
древнейших кристаллических пород Фенноскандии не просто выпирает
из воды окружающих морей, он сам выгибается.
Вершина панциря поднимается со скоростью до 1 см в год (на 1 м
всего за сто лет, т.е. уже со времён А. Цельсия поднялась на 2,5 м), а
окраины, например восточная часть Финского залива, Южная Швеция,
Кольский полуостров, выходят из-под моря за год всего на несколько
миллиметров. Если изобразить это на карте линиями равной скорости
поднятия (такие карты учёные составляют для многих регионов), то
получатся концентрические эллипсы, вытянутые к северо-востоку.
Было бы естественно думать, что такое закономерное распределение
скорости поднятия согласуется с геологическим строением, толщиной
земной коры или с какими-то глубинными её особенностями. Но
оказалось, что лучше всего картина поднятия Фенноскандии согла-
согласуется с толщиной покрывавшего её когда-то материкового ледникового
покрова и последовательностью его сокращения. Остатки последнего
ледникового покрова растаяли около 8 тыс. лет назад, а поднятие всё
продолжается. Вот что значит оставить о себе память на долгие века...
Такое последействие учёные называют гляциоизостазией (от лат.
glacies — «лёд» и греч. «изостазия» — «равновесие»). Именно в
Фенноскандии, после того как были открыты подобные явления,
родилась теория гляциоизостазии, согласно которой земная кора
прогибается под многокилометровой нагрузкой льда, а при её снятии
(т.е. таянии ледникового покрова) начинает выпрямляться и выпучи-
выпучивается в обратную сторону. Где ледниковый покров был более мощный,
а значит, дольше сохранялся и давил сильнее, там поднятие происходит
быстрее и продолжается дольше. Максимально земная кора прогибалась
в ледниковые эпохи на 700 м, а время релаксации (т.е. восстановления
положения после снятия нагрузки) может длиться десятки тысяч лет.
Так что в центре исчезнувшего ледникового покрова воздымание земной
коры будет продолжаться ещё очень долго. Это именно тот случай, когда
учёные могут рассчитать и предсказать поведение земной коры на
тысячелетия вперёд. Будущие потомки шведов и финнов, по прогнозам
специалистов, обойдутся без паромной переправы через разделяющий
их ныне Ботнический залив и будут ездить друг к другу по шоссе.
Гораздо хуже перспектива у голландцев и датчан. Уже сейчас
примерно 1/3 территории Нидерландов находится ниже уровня моря.
Если бы не высокие, постоянно наращиваемые дамбы, значительная
часть страны была бы затоплена, хотя при заселении вся она
возвышалась над уровнем моря. Продолжают подтопляться и «съе-
«съедаться» морем многие низменные участки польского и литовского
побережья Балтийского моря. Средневековые замки, построенные
когда-то в нескольких километрах от моря, теперь подмываются его
водами, а фундаменты разрушенных сооружений обнаруживают под
водой на глубине до 1,5 м. Опускание происходит со скоростью от долей
до нескольких миллиметров в год. Фенноскандия как бы опоясана
кольцом опусканий, недаром на карте на её окраинах расположены
моря и крупные озёра. И это не случайно. Считают, что вязкое вещество
под земной корой при её прогибании под ледниковой нагрузкой
выдавилось и образовало тогда огромный по протяжённости вал
выпучивания вдоль края ледникового покрова. Теперь это вещество
недр Земли возвращается обратно, а на месте прежнего кольцевого вала
образуется пояс прогибания.
На юго-западе Финляндии рост суши за счёт отступающего моря особенно хорошо
заметен при сравнении карт разного времени. Последовательно можно видеть
размер суши в 300 и 800 гг. н.э., середине XIV в. и в настоящее время.
О 5
10 км
231
Энциклопедия для детей
Интересно, что происходит на зем-
земном шаре за пределами Северной
Европы? В конце концов, не одной же
гляциоизостазией жива Земля. Но, прежде чем
обратиться к другим обширнейшим регионам
земного шара, давайте вспомним два научных
факта. Во-первых, оледенению подвергалась не
только Фенноскандия. В Северном полушарии
геологически ещё совсем недавно (всего 25—
10 тыс. лет назад) существовал огромный Лав-
рентийский ледниковый покров над Канадой. До
сих пор существует, а значит, управляет изостази-
ей и движениями земной коры Гренландский
ледяной покров. Не следует забывать, что оледене-
оледенению подвергались и обширные горные массивы.
Во-вторых, упомянутое покровное оледенение бы-
было последним, но не единственным на Земле.
Только в течение четвертичного периода (т.е. за
последние 2,0—2,5 млн лет) Земля испытала
несколько гораздо более обширных оледенений.
Значит, и гляциоизостазия проявлялась на обшир-
обширных территориях. Например, в Европейской части
России ледники доходили до нижнего течения
Дона, а на Украине — до нижнего течения Днепра.
Но это было давно, а ныне земная кора здесь
давно уже выровнялась и успокоилась. В целом
Восточно-Европейская платформа выдерживает
нас и наши постройки устойчиво и спокойно.
Однако...
Чтобы расшифровать это многоточие, придётся
одолеть три следующих подраздела.
ДЫХАНИЕ ЗЕМЛИ
Как далеко мы продвинулись в познании жизни
Земли со времён Андерса Цельсия и Чарлза Лайе-
ля! Многие равнины, в том числе Восточно-Евро-
Восточно-Европейская, покрыты густой сетью высокоточного ни-
нивелирования, причём измерения на каждой линии
проведены по нескольку раз. А это означает, что
можно вычислить и представить движения земной
коры на огромных территориях. Например, для
Восточной-Европейской платформы составлено не-
несколько карт современных движений. Оказалось,
что движения происходят со скоростью от десятых
долей до нескольких миллиметров в год. Но рас-
распределены они по площади и времени неравно-
неравномерно. Это значит, что меняется не только ско-
скорость, но и направление движения, т.е. поднятия
в течение десятилетий сменяются опусканиями, и
наоборот. Объяснить такое непостоянство внут-
риземными причинами очень трудно. Глубинные
процессы, будь то перетекание вещества (конвек-
(конвекция) в мантии, изменения его объёма за счёт
переходов вещества из одного состояния в другое
или прогибание земной коры под нагрузкой на-
накапливающихся отложений, длятся десятки тысяч
лет и более.
Помимо этого установлено, что объём рыхлого
осадочного покрова земной коры меняется при
изменении водонасыщенности (т.е. колебании
уровня подземных вод) или давления подземных
флюидов (воды, газа, нефти). Так возникла
гипотеза вертикальных перемещений поверхност-
поверхностных и подповерхностных слоев за счёт процессов
именно в этих слоях, но не в твёрдой (кристал-
(кристаллической) земной коре. Такие процессы имеют
короткое время «жизни», поэтому движения
земной поверхности могут менять направление
сравнительно быстро. Движения такого рода уже
нельзя назвать движениями земной коры, а
значит, и настоящими тектоническими. Между
тем они могут достигать значительных скорос-
скоростей — многих миллиметров в год, как это
происходит на обширных пространствах, где
толщи рыхлых отложений, насыщенные флюи-
флюидами, обычно имеют мощность от нескольких до
10—15 км.
Современные движения земной коры Великобритании
(скорость в мм в год). Север страны поднимается
(после освобождения от ледниковой нагрузки),
а юго-восток опускается.
232
Внутренние силы Земли
Земля (точнее, её верхняя оболочка) как бы
дышит — вздымается и опускается попеременно.
Для нас, людей, такое дыхание обычно незаметно.
Но в ряде случаев, особенно когда добываются
нефть или газ, прокладываются трубопроводы,
дыхание Земли необходимо учитывать, чтобы не
допустить аварий.
Земная поверхность регулярно колеблется так-
также под влиянием лунно-солнечных приливов,
подобно тому как поднимается и опускается вода
в океанах. Её колышут даже атмосферные вихри,
циклоны и ураганы. Но такие движения настолько
малы, что с трудом улавливаются даже точными
приборами, а потому имеют только научное
значение. За сотни и тысячи лет материковые
равнины очень медленно, на несколько мил-
миллиметров или сантиметров, поднимаются или
опускаются.
ЧЕЛОВЕК
ВМЕШИВАЕТСЯ
В ЖИЗНЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Гораздо более значимым и опасным явлением мо-
может стать человеческая деятельность на каком-ни-
каком-нибудь участке планеты. А это случается теперь всё
чаще и чаще. Например, если строится высотная
плотина и за ней создаётся крупное водохрани-
водохранилище глубиной, скажем, 100—200 или более мет-
метров. Нагрузка на земную кору на этом участке
резко возрастает. Например, при строительстве
крупных водохранилищ в Америке, Африке и в
нашей стране происходило прогибание земной ко-
коры, когда эти водохранилища заполняли водой.
Оно может достигать при этом десятков санти-
сантиметров. Сами по себе они были бы не так значимы,
если бы не приводили к резким дополнительным
нагрузкам вдоль ослабленных зон — разломов —
в земной коре, которые приводят к разрывам,
подвижкам и землетрясениям. В нескольких слу-
случаях землетрясения (их называют возбуждённы-
возбуждёнными) оказывались разрушительными, как, напри-
например, в Греции, Индии и других странах. Кстати,
именно эти землетрясения доказывают, что под
дополнительной тяжестью прогибаются не только
приповерхностные слои горных пород, но и при-
приходит в движение вся толща земной коры. Таким
образом, активная хозяйственная деятельность че-
человека возбуждает земную кору.
Нечто похожее может происходить при откачке
нефти, газа, пресной воды из недр или, наоборот,
закачке отработанных жидких отходов по скважи-
скважинам на глубину. Даже разрастающиеся города —
мегалополисы, такие, как Мехико, Токио и
Москва, весом своих построек дают такие нагруз-
нагрузки, что вдавливают под собой поверхность Земли
Сароникский залив
Эгейского моря у Коринфского перешейка.
Руины древнегреческого храма, погружающиеся в море.
ПАЛМДЕЙЛСКАЯ
ФИКЦИЯ
Небольшой и ничем не выдающийся американский
городок Палмдейл в Калифорнии в середине 70-х гг.
вдруг оказался на устах и в мыслях многих специалистов,
хотя в нём ничего не случилось ни в то время, ни позднее. К
тому времени геодезисты закончили очередной цикл
повторного нивелирования и представили графики и карту JM
движений земной коры. Когда зту карту увидели »
сейсмологи, они забеспокоились. На карте на стабильном ™
фоне вырисовывалось сильное вздутие коры с центром у
городка Палмдейл. Это «сильное» вздутие составило целых
35 см, и, по мнению сейсмологов, это означало
сосредоточение таких напряжений в земной коре, которые
готовы разрядиться разрушительным землетрясением.
По зтим измерениям также выяснили, что Палмдейлское
вздутие сначала угрожающе росло со скоростью 1—3 см еыЦ
год, а затем стало снижаться. Но это не могло успокоить ЩВ
учёных. И раньше были известны такие резкие колебания
земной тверди, и часто они предшествовали подземным
толчкам. Подсчитали, что уже в 1977—1978 гг. здесь можетш
произойти сильное землетрясение. Главный советник по
науке при правительстве США поставил об атом в
известность государственные службы. Начались ещё бол
интенсивные исследования. Однако вскоре тревогу
пришлось отменить. Отбой забили сами геодезисты,
которые проводили эти работы. Тщательно проанализировав
старые измерения, они обнаружили в них серьёзные с
ки. «Палмдейлский пузырь» лопнул. Никакого вздутия
земной коры здесь не оказалось. Зато на этом примере
геодезисты научились устранять ошибки высокоточного
нивелирования — того метода, с помощью которого
измеряют высоты местности. Оказывается, при
определённых свойствах воздуха луч проходящего сквозь
него света может отклониться от идеально прямолинейного
направления. Наблюдатель, который измеряет высоту
удалённой точки местности, глядя на неё в оптический
прибор — нивелир, записывает значение чуть больше или \
чуть меньше истинного. Этого «чуть-чуть» иногда бывает
достаточно, чтобы ввести в заблуждение специалистов и
вызвать тревогу в сейсмически опасных областях.
южет„_
233
Энциклопедия для детва
ВЕНЕЦИЯ УХОДИТ ПОД ВОДУ
l£ не знает, что Венеция — один из красивейших и
1\ своеобразнейших городов Европы — стоит не воде. В
нём нет мостовых, деже тротуары довольно редки, нет
колесного транспорта. Прямо у домов плещется вода, а
жители передвигаются на гондолах и моторных лодках.
Город расположен на островах в обширной Венецианской
лагуне (мелководном морском заливе) Адриатического
моря, от «настроения» которого целиком зависит. В 1966 г.
газеты всего мира облетела весть — в Венеции сильное
наводнение, вода в заливе поднялась на несколько метров
и затопила нижние этажи домов и несметные
художественные и культурные ценности. Наводнение стало
настоящим бедствием, но бедствие это оказалось не слу-
случайным натиском морской стихии, но закономерным
результатом длительного и направленного процесса. Вся
Венецианская лагуна и прекрасный город вместе с ней уже
многие тысячелетия неуклонно погружаются в воду, а суша
отступает. Почему это происходит? Причин несколько.
Низменности, тем более на берегах морей, обычно рас-
располагаются на месте тектонических прогибов земной коры
и поэтому постепенно погружаются и затапливаются
морем. Адриатическое море затопило часть Ломбардской
низменности, образовав Венецианскую лагуну.
Вторая причине сложнее. Масса речных наносов —
песка, ила, — которые несёт река По, откладывается а её
нижнем течении и в устье, в том числе и в Венецианской
лагуне. Казалось бы, местность при зтом должна
повышаться. Так бы и происходило. Но в данном случае
массе наносов столь велика, что создаёт дополнительную
нагрузку на земную кору. Благодаря этому рыхлые влего-
насыщенные породы на глубине уплотняются, сжимаются,
выдавливая влагу, и быстро оседают. Утоньшение слоев за
счёт этого по сравнению с первоначальным может со
временем составить 60%.
Но есть ещё одна причина погружения дна лагуны. Её
создали сами жители Ломбардской низменности и лагуны.
Дело в том, что долгое время город пользовался пресной
водой прямо из своих недр, а в устье реки По в огромном
количестве выкачивался природный газ. В связи с этим
местность быстро оседала — со скоростью до 3 мм в год.
После наводнения 1966 г. пришлось откачку воды из-под
города прекратить. Оседание сразу замедлилось. Но в
общем проблема остаётся, и без специальных инженерных
проектов её решить не удастся. Тектоническое погружение
Венецианской лагуны, конечно, отменить нельзя, но и
Венецию надо спасать.
1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960
со скоростью несколько миллиметров в год. То есть
с такой же примерно скоростью, какую создают
чисто природные глубинные тектонические силы.
И далеко не всегда эти, казалось бы, незна-
незначительные движения оказываются безобидными,
особенно если город ещё пользуется питьевой водой
из недр Земли, на которой стоит.
Деятельность человечества на поверхности Зем-
Земли теперь стала столь обширной, разнообразной и
мощной, что приходится специально выделять и
рассматривать вызванные ею движения земной
коры, чтобы уберечь от них самих себя и свои
сооружения.
И ещё одну точку в многоточии давайте
расшифруем. •■■':
НАС НЕСЁТ,
КАК НА ПЛОТАХ
Представьте себя в трансокеанском лайнере (не-
(неважно, самолёте или пароходе), окна которого за-
зашторены. Вы знаете, что лайнер движется в окру-
окружающем пространстве. Но непосредственно орга-
органами чувств воспринимаете свои движения и дви-
движения окружающих только внутри лайнера. Мож-
Можно подниматься и опускаться, двигаться вперёд и
назад, и это будет казаться главным движением.
Так и с движениями земной коры. Её поднятия и
опускания, отдельные сдвигания, пусть даже на
больших пространствах, конечно, не с помощью
чувств, а приборов, мы в состоянии установить. Но
как определить, что происходит с целыми кон-
континентами или, лучше сказать, с литосферными
плитами? Речь идёт об огромных плитах земной
коры и подстилающей мантии размерами во много
тысяч километров в поперечнике и мощностью до
сотен километров. Они движутся относительно
друг друга и относительно полюсов и экватора.
Учёные теперь доказали, что в геологическом
прошлом огромные материковые литосферные
плиты перемещались на тысячи километров. На-
Например, Южная Америка и Африка когда-то, сот-
сотни миллионов лет назад, представляли собой еди-
единый материк, затем расколовшийся и разошед-
разошедшийся. А Индия, наоборот, ещё в начале мезозоя
была самостоятельным материком в Южном полу-
полушарии, но, двигаясь постепенно к северу, при-
примкнула к Евразии и затем крепко с ней «спаялась».
Но все эти и многие другие перемены в облике
Земли произошли задолго до того, как появился на
ней Homo sapiens — человек разумный. А что
происходит в настоящее время?
Продолжают ли двигаться литосферные плиты
сегодня? Ответ прост: они движутся всегда, их
движение бесконечно, а значит, оно будет про-
продолжаться и в будущем. Вопрос в том, куда, как
Поднятие уровня моря в Венецианской лагуне за 100 лет.
Кривая отражает погружение Венеции со средней скоростью
около 3 мм в год.
234
Внутренние силы Земли
быстро и почему они движутся? И, пожалуй,
главный вопрос: как доказать это движение?
Впервые такие вопросы поставил перед собой
немецкий исследователь Альфред Вегенер около
восьмидесяти лет назад. В то время ответы можно
было дать, только используя астрономические
наблюдения, что он и сделал. А именно: сравнил
троекратные измерения долготы одних и тех же
пунктов по обе стороны Атлантики — в Грен-
Гренландии и Европе. По его вычислениям получилось,
что Гренландия и Европа расходятся со скоростью
в несколько десятков метров ежегодно. Много это
или мало? В то время полученные данные не с чем
было сравнить и не было других методов проверки.
Теперь разработаны и используются ещё не-
несколько методов определения перемещения ма-
материковых и океанических плит друг относительно
друга, и мы в состоянии оценить перемещения с
точностью до нескольких сантиметров в год.
Существуют два основных метода. Это дально-
мерные измерения лазером через искусственный
спутник Земли и измерения, основанные на приёме
радиосигналов от удалённых космических источ-
источников.
Линиями измерения ныне соединены все кон-
континентальные плиты. И хотя измерения прово-
проводятся в течение всего нескольких лет, точность их
быстро увеличивается, так что уже сейчас можно
твёрдо сказать, что перемещения материков отно-
относительно друг друга на земной сфере не выходят за
пределы 10 см в год. Ясно, что полученные
Вегенером значения, совершенно не-
нереальны. Евразиатская и Северо-Аме-
риканская плиты расходятся со ско-
скоростью несколько более 2 см в год. Величины,
полученные разными исследователями и для
разных периодов, совпадают, но не только это
убеждает в их правдоподобности. Не менее важно,
что направление и скорости перемещения кон-
континентов в настоящее время подтверждаются
значениями, полученными совершенно другими
методами (в частности, палеомагнитными) для
последних нескольких миллионов лет.
Таким образом подтверждается предположение
Вегенера о том, что горизонтальные движения
каменной оболочки Земли не изменяют на-
направления и идут более или менее равномерно уже
многие миллионы лет. А это значит, что скоро
можно будет заглядывать в будущее нашей
планеты, иными словами, с высокой степенью
надёжности определять, куда и с какой скоростью
передвинутся континенты и к каким результатам
это может привести.
ГОРЫ РАСТУТ
У НАС НА ГЛАЗАХ
До сих пор мы рассматривали в основном обшир-
обширные равнинные пространства суши. Очень важно
было выяснить, что они движутся, а иногда даже
Гаспар Ван Витгель (Гаспаро Ванвителли). «Вид Пьяцетты с Сан Джорджо» (Венеция). XVII в.
235
Энциклопедия для детей
КАНАЛЫ,
ИЗОГНУТЫЕ ВВЕРХ
воде всегда течёт вниз. Это знают даже маленькие
дети, которые пускают весной кораблики в ручьях.
Значит, дно ручьёв, оврагов, рек и каналов всегда
должно понижаться в ту сторону, куда течёт вода.
Интересно, можно ли встретить в природе дно канала,
которое повышалось бы в ту сторону, куда должна течь
вода? Оказывается, такое иногда случается с древними
каналами на территории стран Азии, И виноваты в этом
не древние строители, они-то знали безошибочный
способ провести канал с уклоном в одну сторону.
Делалось это следующим образом: в выбранном для
постройки канала месте пускали вперёд осла и
смотрели, куда он пойдёт. Его путь всегда пролегает на
одной высоте, т.е. по горизонтали, независимо от
перепадов горного рельефа. И не требуются сложные и
точные измерения на местности. Достаточно отклониться
немного вниз от пути животного — и вода потечёт куда
надо.
Изменить направление канала вверх или
неестественно вбок или вдруг оборвать его течение
могут только могучие силы Земли. Поэтому учёные,
которые исследуют недавние изменения положения
земной коры, особенно внимательно изучают древние
оросительные каналы. Если построить график
современного и древнего положения русла канала и
определить, когда он был прорыт (и когда его
ремонтировали), можно получить количественную
запись движений земной коры.
Приведём интересный пример. На одном из горных
плато в Таджикистане обнаружили искусственную
каменную кладку длиной примерно 30 м, которая
внезапно обрывалась у ложбины. Её продолжение об-
обнаружили на расстоянии 30 м, в стороне, да к тому же
на противоположном склоне ложбины. Учёные решили,
что это остаток древней оборонительной стены, которая
разорвалась и сместилась во время сильных
землетрясений. Однако, когда выполнили специальные
измерения, выяснилось следующее. Во-первых,
«стенок» оказалась несколько — на шести участках были
найдены подобные сооружения. Они оказались развали-
развалинами системы каналов, подводивших воду к местам
промывки золота. «Стенки» — это не что иное, как акве-
акведуки — своего рода мосты (или эстакады), которые
строят в местах пересечения канала с ложбинами или
оврагами. И везде по одной пинии каналы оказались ра-
разорванными и сдвинутыми в одну и ту же сторону на
несколько метров. Причём древние строители в
некоторых местах подправляли каналы, пристраивая
вместо отодвинутой части новый отрезок. И так по
нескольку раз. Во-вторых, выяснилось, что чем раньше
оторвался и сдвинулся отрезок канала, тем больше он
наклонялся в обратную сторону. Поздний ремонт уже
приходилось проводить вокруг возникшего на пути
канала вала. Одним словом, пока по каналам текла вода,
они несколько раз разрывались и сдвигались а сторону,
а на пути их следования вырос вал. Всего же канал
сдвинулся на 30 м, а вертикальный подъём одного из
крыльев (вал выдавливания) составил в—9 м.
Когда были сооружены и когда действовали каналы?
Об этом мы можем судить благодаря находкам античной
керамики, монет времён среднеазиатских походов Алек-
Александра Македонского, а также историческим сведениям
о добыче золота в Дарвазе во времена Чингис-хана.
Нет никаких сомнений в том, что земная кора
смещается по разлому. Каналы разрушались и
сдвигались именно в тех местах, где по геологическим
данным проходит крупная зона левостороннего сдвига.
довольно быстро, хотя и незаметно. Горы, разу-
разумеется, должны быть ещё более подвижными
участками земной коры. Выяснить это одновре-
одновременно и труднее, и легче.
Легче потому, что в горах недра Земли
обнажены, в них хорошо видны складки и разрывы
в толщах горных пород и измерить смещения
пластов гораздо проще. Труднее потому, что
установить в горах измерительные приборы зна-
значительно сложнее, чем на равнине, и, главное, в
горах велик перепад высот местности над уровнем
моря, а из-за этого точность измерений гораздо
ниже.
Если многие равнины сейчас покрыты густой
сетью геодезических высокоточных измерений, то
в горах они проведены только по отдельным
линиям. Проходят эти линии, как правило, по
долинам, и пересечь горный хребет такой линией
нивелирования, как правило, невозможно. И всё
же о росте гор мы можем теперь судить не только
по геологическим наблюдениям.
Наиболее надёжные измерения такого рода
проведены в Альпах. Начались они там более
пятидесяти лет назад и проводились исключи-
исключительно тщательно и точно. Например, независимые
измерения в Австрийских и Швейцарских Альпах,
где линии повторного нивелирования пересекают
хребет, установили, что эта горная система за
последние 50 лет поднимается с максимальной
скоростью до 1,5 мм в год.
По сравнению с подъёмом равнинных терри-
территорий, которые освободились от льда, это немного.
Но по сравнению со средней скоростью поднятия
большинства равнин земного шара это в несколько
раз больше. Именно поэтому горы и возвышаются
над равнинами. То же самое происходит и со
многими другими горами на земном шаре. Неко-
Некоторые наиболее высокие из них, например Гималаи
и Южно-Американские Анды, растут значительно
быстрее, местами со скоростью до 0,5—1 см в год.
Даже если принять установленную для Альп
скорость роста, то получится, что за 700—1000 лет
горы подрастают на 1 м. С тех пор как знаменитый
карфагенский полководец Ганнибал с огромной
армией пехотинцев, всадников и с 27 боевыми
слонами перевалил через Альпы, они выросли на
2 м. А с того времени, когда наши предки
охотились на мамонтов в предгорьях Карпат и
Кавказа, горы выросли на 15—30 м. Так что не
будем говорить, что горы растут медленно. Они
растут у нас на глазах. Но следует различать
скорость подъёма горных пород, слагающих их, и
скорость подъёма поверхности горного массива.
Это не одно и то же. Вышеприведённые числа
относятся к скорости подъёма горных масс. Если
геодезически измерить абсолютную высоту горных
вершин и сравнить результаты, то получились бы
гораздо меньшие величины скорости поднятия за
то же время. Почему?
Потому что одновременно с воздыманием гор-
горных гребней идёт их разрушение дождями, ветром,
происходит снос материала лавинами, камне-
236
Внутренние силы Земли
падами. И чем выше горный хребет, тем активнее
происходят эти разрушающие процессы. Скорость
сноса может быть соизмерима со скоростью
подъёма. И тогда массы горных пород будут
воздыматься, но сами горы расти не будут. Так или
иначе большинство молодых горных систем зем-
земного шара, которые возникли примерно 25 млн лет
назад, а особенно активно росли 3—5 млн лет
назад, до сих пор воздымаются и даже растут в
высоту.
Большинство протяжённых и высоких горных
хребтов построены как бы ступенчато. Вдоль них
опытный глаз геолога может различить про-
продольные уступы, или ступени. В Средней Азии
предгорные ступени даже имеют своё название —
адыры, что по-русски означает «прилавки».
Уступы такой предгорной лестницы очень часто
образованы крупными разрывами в земной коре.
Долгое время считалось, что раз уступы почти
вертикальны или круто наклонены в сторону
прилегающих долин, то и разломы наклонены так
же. В связи с этим сложилось представление, что
горы ступенчато вздымаются вверх, а прилежащие
впадины проседают, образуя в поперечном разрезе
своеобразные корыта. Но вот когда начались
особенно подробные исследования и буровые
установки просверлили землю в предгорьях, всё
оказалось не так просто. Действительно, целый
ряд горных хребтов ограничен вертикальными
разломами, и значит, они растут (а разделяющие
их впадины проседают) почти строго в верти-
вертикальном направлении. Так происходит в Забай^
калье, во многих районах Восточного Китая, в
Миссисипской низменности (Северная Америка).
Совсем иная картина горообразования наблю-
наблюдается в Альпийско-Гималайском поясе. Буровые
скважины у подножий хребтов обнаруживают под
древними породами молодые. Например, под
палеозойскими породами B50—570 млн лет)
вскрываются палеогеновые B5—65 млн лет). Что
это значит? Когда в скважинах обнаруживается
также и разрыв, разграничивающий горные
породы разного возраста, он наклонён под горный
хребет. Нередко бывает, что под хребет «уходят»
разломы, ограничивающие его вдоль подножий с
обеих сторон. И при этом довольно полого. Из этого
можно сделать вывод, что горные хребты надви-
надвинулись на прилежащие впадины и частично их
перекрыли. Иными словами, горы наползают на
последовательные движения по которой устанавливаются
в течение десятков миллионов лет.
Другие, не менее выразительные примеры дефор-
деформации древних каналов за счёт тектонических подвижек
обнаружены в местах подземного орошения, например
в Туркмении. Для бесперебойного снабжения водой
безводных или маловодных предгорий в Копетдаге в
древности строили подземные галереи от гор к равнине
(кяризы). Вдоль таких невидимых галерей сооружались
колодцы, хорошо различимые на поверхности. Обычно
линии колодцев вытягиваются прямо от гор к равнине.
Но некоторые линии ныне оказались изогнутыми, разор-
разорванными и резко сдвинутыми на несколько метров вбок.
Это могло произойти только за счёт позднейших текто-
тектонических подвижек.
Так заброшенные древние каналы могут рассказать
историю не только орошения и освоения местности, но
и историю современных движений земной коры.
межгорные котловины и, значит, растут не только
вверх, но и в сторону. И так продолжается до
настоящего времени. Теперь известно много слу-
случаев, когда древние породы хребтов полого, а
иногда даже почти горизонтально налегают на
молодые отложения впадин. Например, горные
породы с возрастом в десятки миллионов лет
надвинуты и перекрывают речные галечники,
которым едва ли 200 тыс. лет. Бывает, что
молодые галечники в горных долинах надвинуты
по пологому разлому на почву, в которой находят
орудия труда и украшения людей, живших в
неолите. Возраст почвы, определённый с помощью
радиоуглеродного анализа, может составлять,
например, 5 тыс. лет. Значит, надвигание в таком
месте произошло позднее.
А если за дело берутся геодезисты, которые с
большой точностью определяют расстояния между
пунктами в вертикальном и горизонтальном
направлениях, то с помощью повторных изме-
измерений удаётся установить и сам факт, и скорость
наползания гор на прилежащие или разделяющие
их пространства. И скорость эта оказывается
Антиклинальная складка и пересекающие её косые разрывы,
возникшие за последние 100 тыс. лет (северное побережье Африки).
237
Энциклопедия для детей
значительно больше скорости под-
поднятия гор, её величина в разных
случаях колеблется от нескольких
миллиметров до нескольких сантиметров в год.
Вот и получается, что многие горы растут в
основном в сторону. Они как бы выдавливаются из
недр вверх и в сторону, поперёк действующих в
земной коре сжимающих усилий.
Итак, куда бы ни ступил человек, он должен
знать, что земля под его ногами движется.
Большей частью это движение незаметно и не
принимается во внимание. Но в ряде случаев,
особенно когда собираются возводить крупные
сооружения или происходит вмешательство в
сокровенную жизнь зетмной коры, современные её
движения надо измерять и обязательно учитывать.
СКЛАДКИ
В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Всех, кто побывал в горах, поражают пласты
горных пород, закрученные в причудливые
складчатые узоры, смятые в «гармошку» или
стоящие вертикально, как столбы. Нередко слои
разорваны или словно разрезаны каким-то гигант-
гигантским ножом, причём одна часть слоев смещается
относительно другой. Поражает та неведомая
мощь, которая сминает, как листы бумаги, толщи
пород, казалось бы, не поддающиеся никаким
известным человеку силам. Особенно эффектны
такие картины на Южном берегу Крыма, на
Черноморском побережье Кавказа, в горах Тянь-
Шаня, Памира, Алтая и во многих других горных
районах.
КАК ПЛАСТЫ ГОРНЫХ
ПОРОД СМИНАЮТСЯ
В СКЛАДКИ
Каким же образом и под влиянием каких сил
горные породы могут принимать столь причудли-
причудливый облик? Можно ли наблюдать этот процесс
смятия горных пород и как быстро он происходит?
Геологическая наука может дать ответы на эти
вопросы; и, чтобы прояснить их, нам необходимо
небольшое отступление.
В большинстве случаев осадочные породы,
образующиеся в океанах, морях, озёрах, изна-
изначально залегают горизонтально или почти го-
горизонтально. Если мы видим, что слои залегают
наклонно или почти вертикально (как говорят,
«стоят на головах»), смяты в складки, т.е. их
первичное горизонтальное залегание изменено,
обычно подразумевается, что слои подверглись
действию каких-то сил, причины возникновения
которых могут быть разнообразны. Чаще всего
имеют в виду силы, приложенные к пластам
горных пород либо вертикально, либо горизон-
горизонтально. Надавите на тетрадку снизу, она изогнётся
вверх; а если вы её будете сдавливать с краёв,
положив на стол, она сомнётся, и тем сильнее, чем
больше будет сжатие. Такие силы называются
поверхностными, т.к. они приложены к какой-то
Долина в горах, на склонах которой хорошо видны
наклонные слои горных пород.
238
Внутренние силы Земли
поверхности пласта горных пород — нижней,
верхней, боковой.
Однако в природе кроме поверхностных важную
роль играют и объёмные силы. С их действием мы
все хорошо знакомы с детства, когда крепко
держали в руках ниточку от воздушного шара,
боясь, что он улетит. Наполненный более лёгким
газом, чем воздух, шар стремится взлететь. Точно
так же ведут себя пузырьки газа в бутылке
минеральной воды и все другие тела, помещённые
в более плотную среду, чем они сами. Правда,
шарик улетает из наших рук очень быстро, а
некоторые горные породы (например, каменная
соль), будучи легче окружающих пород, всплы-
всплывают очень медленно A—2 см в год), в течение
миллионов лет, а не в течение секунд, как
воздушный шарик.
Из физики хорошо известно, что изменение
объёма и формы тела вследствие приложенной к
нему силы называется деформацией. Когда мы
сжимаем в руке резиновый мяч, ломаем палку,
ударяем молотком по кирпичу, мы имеем дело с
деформацией тела вплоть до его разрушения (как
в случае с кирпичом).
Причины деформаций могут быть самыми
разными. Это и сила тяжести, самая универсаль-
универсальная из всех сил; и влияние температуры, при
возрастании которой увеличивается объём; и
разбухание, например увеличение объёма пород за
счёт пропитывания водой; и просто механические
усилия, приложенные по определённому направ-
направлению и под разным углом к толще пород, и многие
другие.
Важно только помнить, что в геологических
процессах любая деформация происходит очень
медленно — в течение миллионов лет, тогда как
палку мы ломаем за секунду.
Огромная длительность геологических процес-
процессов, продолжающихся миллионы лет, делает очень
трудным их воспроизведение в лабораторных
условиях, в которых, конечно, просто невозможно
проводить опыты так долго.
Деформации бывают упругими, пластичными и
хрупкими. В первом случае после снятия нагрузки
тело возвращается в исходную форму (например,
когда мы сжимаем рукой резиновый мяч), а во
втором — не возвращается (например, растянутый
кусок пластилина) и сохраняет некоторую оста-
остаточную деформацию. Если прилагаемая к любому
телу (в частности, к горным породам) нагрузка
возрастает, то тело, сначала деформируемое как
упругое, затем переходит некоторую критическую
величину, называемую пределом упругости, и
начинает деформироваться пластически, т.е. его
уже невозможно вернуть в исходное состояние.
Если же нагрузку увеличивать и дальше, то может
быть превзойдён предел прочности, и тогда тело
или горная порода должны разрушиться — это
называется хрупкой деформацией.
Возьмём тонкую палку и начнём её сгибать.
Если приложить небольшое усилие и лишь слегка
изогнуть её, то палка возвратится в исходное
состояние, как при натягивании лука,
т.е. деформация будет упругой. Если
же согнуть палку сильнее, мы услы-
услышим треск и она сломается, т.к. был превышен
предел её прочности.
Итак, слои горных пород, изначально залегая
горизонтально, впоследствии оказываются дефор-
деформированными, причём степень деформации может
колебаться от очень слабой до исключительно
сильной, когда мощные слоистые толщи оказы-
оказываются перемятыми подобно клочку бумаги,
сжатому в кулаке.
Когда понятия «твёрдый», «мягкий», «хруп-
«хрупкий», «пластичный» используют в обыденной
жизни, то всем ясно, что камни твёрдые, пласти-
пластилин — мягкий и пластичный, кирпич — твёрдый
и хрупкий одновременно. Но как эти привычные
нам понятия перенести на горные породы, такие,
как известняк, мрамор, гранит, песчаник, базальт
и другие? Известно, что воск — относительно
твёрдое вещество. Уроните свечку, и она рас-
расколется. Но если воск нагревать, он становится
пластичным. Вывороченные при ремонте тротуара
плитки асфальта, сложенные грудой и оставлен-
оставленные в таком виде на длительное время, в конце
концов расплывутся и деформируются.
Смотря на смятые слои мрамора или известня-
известняка, мы понимаем, что они испытали пластичную
деформацию, и нам кажется, что силы сжатия,
приложенные к ним, были очень велики, т.к. эти
породы твёрдые. На самом деле прилагать большие
усилия совсем не обязательно. Всё зависит от
времени, и если очень долго (в течение сотен тысяч
и миллионов лет) создавать небольшое усилие, то
твёрдые на первый взгляд слои горных пород будут
изгибаться подобно слоям из пластилина.
Пружина после
снятия деформации
Деформация
Виды деформаций. Обратите внимание, что при упругой
деформации тело возвращается к первоначальному виду,
при пластичной — изменяет форму, а при хрупкой —
разрушается. Красная кривая показывает, как
изменяется вид деформации с ростом напряжений.
239
Энциклопедия для детей
КАКИЕ
БЫВАЮТ СКЛАДКИ
Если наблюдать горные породы, смятые в складки,
например на Южном берегу Крыма или под Ново-
Новороссийском на южных склонах Кавказа, может
показаться, что формы складок бесконечно разно-
разнообразны. На самом деле их можно свести к не-
нескольким основным типам и легко различать эти
типы в кажущемся хаосе складок, различных по
форме и размерам.
Существуют два основных типа складок: ан-
антиклинальные (от греч. «анти» — «противо-» и
«клино» — «гну», «выгибаю») и синклинальные
(от греч. «синклиниэ» — «склоны противо-
противолежащих гор»). В центральной части (или, как
говорят, в ядре) антиклинальной складки залегают
более древние породы; в ядре синклинальной
ДВА ОСНОВНЫХ ВИДА СКЛАДОК
Антиклинальная
Синклинальная
Два основных вида складок: антиклинальная
(в ядре более древние, юрские породы: 160—200 млн лет);
синклинальная (в ядре располагаются более
молодые, палеогеновые породы: 23—66 млн лет). Как бы
мы ни переворачивали складки, они останутся
антиклиналью и синклиналью. ■'-'-
складки — более молодые. Эти определения не
меняются, даже если складки наклонить, поло-
положить на бок или перевернуть.
Существуют определённые части каждой склад-
складки, называемые всеми геологами одинаково: крыло
складки (т.е. её боковая часть), угол при вершине
складки, ядро, свод, осевая поверхность, ось. С
помощью этих понятий, обозначающих разные
части (элементы) складок, легко классифициро-
классифицировать сами складки. Например, по соотношению
крыльев и осевой поверхности складки бывают:
прямые, наклонные, опрокинутые, лежачие и
ныряющие.
Особенно интересны складки с разными по
форме сводами. Нередко можно наблюдать склад-
складки «острые», напоминающие зубья пилы, или,
наоборот, с очень плавными, округлыми сводами.
В Горном Дагестане широко распространены
мощные складки, называемые сундучными и
корытообразными. Они сложены толщами плот-
плотных известняков, изогнутых вверх наподобие
сундуков, а вниз — в форме корыт. На обрывистом
краю одной такой сундучной складки располага-
располагается знаменитый аул Гуниб, последний оплот
восставшего Шамиля. Всё разнообразие этих
складок можно наглядно представить себе, сгибая
лист бумаги.
Проведём простой опыт: возьмём любой журнал
и начнём его сгибать в складку. Мы увидим, что
страницы скользят и смещаются относительно
друг друга и без такого скольжения изгиб журнала
вообще невозможен. Точно так же ведут себя и слои
горных пород, медленно сминаемые в складку. Они
скользят относительно друг друга, и при этом в
своде складки мощность слоев увеличивается, т.к.
материал слоев, раздавливаясь на крыльях, нагне-
нагнетается и перемещается в своды складок.
Есть ещё один очень интересный тип складок —
так называемые диапировые. Образуются они в том
ЭЛЕМЕНТЫ СКЛАДКИ
^*<
%0
Осевая
поверхность
Ч Свод
\ складки
\ Крыло
"* \складки
Элементы складок.
240
Внутренние силы Земли
случае, когда в толщах горных пород присутствуют
пластичные и относительно лёгкие породы, напри-
например, такие, как соль, гипс, ангидрит, иногда
глины. Плотность соли B,2 г/см3) меньше, чем
плотность осадочных пород (в среднем 2,5—
2,6 г/см3). В далёкие времена на месте Прикаспий-
Прикаспийской впадины существовала морская лагуна. Кли-
Климат был сухой, жаркий, и морская вода, попав в
залив, периодически испарялась, а на дне отклады-
откладывался тонкий слой соли. Так продолжалось сотни
тысяч лет, и постепенно накапливавшаяся соль
образовала пласт мощностью (толщиной) в десятки
метров. Это очень большая мощность пласта, и,
чтобы её наглядно представить, можно посмотреть
на главное здание Московского государственного
университета им. М.В. Ломоносова. От асфальта до
24-го этажа ровно 125 м.
Со временем климат и условия накопления
осадков изменились, и пласт соли, медленно
погружаясь, был перекрыт уже другими осадоч-
осадочными породами — песками, глинами, известня-
известняками. Но соль легче перекрывающих её пород, она
менее плотная. Образовалась, как говорят, инвер-
инверсия (изменение порядка) плотностей, т.е. лёгкая
масса находится внизу, а более тяжёлая —
наверху. Это состояние неустойчиво, и достаточно
небольших движений, например поднятия какого-
то блока земной коры под соленосным пластом, как
соль начинает перетекать, двигаться и при этом
вести себя как очень вязкая жидкость. Как только
на пласте соли образуются вздутия, сразу же,
согласно закону Архимеда, начинает действовать
сила выталкивания, и соль благодаря своей
относительной лёгкости движется вверх, всплывая
в виде гигантской капли, гриба или редьки,
обращенной хвостом вниз.
Всплывая, соль приподнимает слои, залегаю-
залегающие выше, сминает их и, наконец, прорывает,
появляясь на поверхности в виде соляного купола.
Такие диапировые складки и купола широко
распространены в уже упоминавшейся Прикаспий-
Прикаспийской впадине, в которой имеются соляные толщи
пермского периода, так называемого кунгурского
яруса, образовавшиеся в лагунах в условиях
жаркого климата примерно 260—265 млн лет
назад. За это время над пластинами соли накопи-
накопилась толща осадочных пород мощностью в несколь-
несколько километров. А соль, приведённая в неустой-
неустойчивое состояние тектоническими движениями,
постепенно всплывала. Поскольку соль в ядре
складки имеет форму купола, то на поверхности
мы наблюдаем образование, напоминающее раз-
разбитую тарелку, т.к. в стороны от купола отходят
радиальные (направленные по радиусу) разломы,
а между ними наблюдаются концентрические (т.е.
имеющие общий центр) разломы или трещины.
Соляные купола растут очень медленно, примерно
1—3 см в год. Но за многие миллионы лет они
♦проходят» путь в несколько километров.
Геологами хорошо изучены соляные купола во
многих районах земного шара: на Украине
ХАРАКТЕРНЫЕ ТИПЫ СКЛАДОК В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ НАКЛОНА ОСЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ И КРЫЛЬЕВ
Прямая
Наклонная
Опрокинутая
Лежачая
Ныряющая
241
Энциклопедия для детей
Разнообразие форм соляных куполов.
Есть гряды, «грибы»,
перевёрнутые «капли»,
оторвавшиеся от основного
слоя соли.
Внутренняя структура соли
в куполах очень сложная.
Размеры куполов — от сотен метров
до километров.
МОДЕЛИРОВАНИЕ В
ГЕОЛОГИИ
Геологи уже давно пытаются моделировать в лабо-
лабораторных условиях некоторые процессы, которые
невозможно наблюдать в природе из-за очень большой
длительности их действия. В первую очередь зто
касается образования различных складок в земной коре.
Казалось бы, чего проще: стоит лишь взять слои
различных веществ, подобные слоям разных горных
пород, положить друг на друга и сжать их. Однако
самое важное в таких опытах — зто сочетание мате-
материалов, которые были бы похожи на природные по
вязкости, пластичности и другим качествам. В опытах
часто используют смесь битума с нигролом (машинной
смазкой), имитирующую каменную соль, и патоку,
заменяющую осадочные породы. Применяют также ка-
канифоль, мел, машинное масло, жидкое стекло, каучук,
оконную замазку. Для сложных слоистых моделей
используют твёрдые пластичные материалы.
Для моделирования соляных куполов применяют
центрифугу (устройство для создания перегрузки под
действием центробежной силы). Моделирование
проходит в течение лишь нескольких минут, но за зто
время мы можем увидеть то, что происходит в природе
за миллионы лет. После вращения в центрифуге модель
разрезают и рассматривают, как изменилось залегание
слоев, имитирующих горные породы.
(в Днепровско-Донецкой впадине), в Белоруссии
(в Припятском прогибе), Северной Германии, Мек-
Мексиканском заливе и в других местах. Часто купола
похожи на перевёрнутые капли, причём нередко
они оторваны от основного слоя соли и уже
«всплывают» сами по себе. Иногда верхняя часть
такой гигантской капли расплывается в стороны,
и тогда соляной купол приобретает форму при-
причудливого гриба на тонкой изогнутой ножке.
Образование диапировых складок и соляных
куполов хорошо поддаётся моделированию в
лабораторных условиях, при котором роль соли и
осадочных пород играют специально подобранные
жидкости с различной плотностью. При этом
время формирования модели соляных куполов
сокращается в тысячи раз, но сохраняются
условия подобия реальным структурам.
Изучение тех районов, где встречаются соляные
пласты и купола, важно потому, что соль является
непроницаемым экраном, или, как говорят, по-
покрышкой для нефти и газа, не пропуская их вверх.
Поэтому под солью могут находиться нефтегазовые
месторождения.
Чаще всего мы видим смятые в складки слои
горных пород в поперечном разрезе, в котором они
выглядят наиболее эффектно. Но можно сделать и
горизонтальный срез складки. И мы сможем
убедиться, что складки в этом сечении также
разнообразны: они могут быть вытянутыми, очень
длинными, но узкими, или, наоборот, овальными,
Острая
Веерообразная
Различные типы складок по форме сводовой части, или замка.
242
Внутренние силы Земли
ПОБЕРЕЖЬЕ ЗАЛИВА
МЕКСИКАНСКИЙ ЗАЛИВ
Купол
Купол
1
-10 L
Каменная соль
(триас—юра)
Купола каменной соли в районе Мексиканского залива (Северная Америка).
Соль всплывает и прорывает более молодые толщи пород.
почти круглыми; иногда они приобретают квад-
квадратную форму, а в разрезе напоминают корыта или
сундуки. Разнообразие формы складок зависит от
свойств горных пород и направления действия
силы, приложенной к пластам.
Как правило, в горных областях наблюдается
сложное сочетание складок в большом объёме
пород, т.е. всё пространство занято складками,
переходящими друг в друга. Обычно такое соче-
сочетание складок называют складчатостью.
Если пересекать Большой Кавказ по Военно-
Грузинской дороге, то уже за Владикавказом по
обоим берегам Терека можно видеть сложные
складки, сложенные чёрными глинистыми слан-
сланцами нижней и средней юры, образовавшимися
160—205 млн лет назад. Они непрерывно просле-
прослеживаются до селения Коби в Грузии, обрываясь
перед началом последнего крутого подъёма на
Крестовый перевал. А далее, после крупного
разлома, вплоть до другого грузинского селения —
Ананури — находится толща известняков и
мергелей (осадочных горных пород, состоящих из
кальцита или доломита и глинистых минералов),
смятых в сложные складки.
Таким образом, горная система Большого
Кавказа характеризуется полной складчатостью,
т.е. всё видимое пространство заполнено склад-
складками, непрерывно переходящими друг в друга.
Такая складчатость образуется только в том
случае, когда действуют очень активные силы.
Смятые в складки пласты горных пород не
удивляют нас в горах, т.к. мы понимаем, что и
сами горы возникли в результате действия мощ-
мощных геологических сил.
А есть ли складки в равнинных областях,
например в окрестностях Москвы или других
городов европейской части России, расположен-
расположенных на Русской равнине Восточно-Европейской
платформы? Да, есть, но выглядят они совершенно
иначе, чем в горах. Дело в том, что в таких
районах, которые называются платформами, при-
присутствуют как бы два различных этажа горных
пород. Нижний этаж, или фундамент, сложен
прочными древними породами — гранитами,
гнейсами, кристаллическими сланцами. На его
относительно ровной поверхности горизонтально
залегают пласты менее прочных осадочных пород.
Всё это сооружение напоминает конструкцию
-з км
Полная складчатость в горах. Всё пространство заполнено складками, которые в свою очередь испытали разрывы.
243
Энциклопедия для детей
Прерывистая складчатость на платформе. Видны отдельные складки, не связанные друг с другом,
деревенского дома — прочный фундамент и
бревенчатый сруб над ним.
Однако фундамент платформы в отличие от
фундамента дома на протяжении десятков и сотен
миллионов лет испытывает медленные движения
вверх и вниз. Если какой-то участок фундамента
начнёт вдруг подниматься, то горизонтально
залегающие выше него пласты горных пород будут
тоже приподниматься, повторяя форму этого
участка или блока фундамента. Блок действует как
твёрдый штамп. На поверхности при этом об-
образуется поднятие с очень небольшими углами
наклона (в несколько градусов или даже минут).
Такие складки трудно заметить, тогда как складки
в горах видны всем.
Ещё одно важное отличие складок, образо-
образовавшихся в осадочном чехле платформ, заключа-
заключается в том, что они встречаются поодиночке и не
связаны друг с другом, как в горно-складчатых
областях. Поэтому их объединяют в прерывистую
складчатость, которая противопоставляется пол-
полной складчатости, описанной выше. Прерывистой
она называется потому, что одиночные складки
прерываются горизонтально залегающими плас-
пластами горных пород.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ
СКЛАДКИ
Итак, мы рассмотрели формы складок, их отдель-
отдельные части, сочетания складок в пространстве. Но
вот «вечный» вопрос геологов: как же образо-
образовались различные типы складок? Какие силы и в
течение какого времени должны действовать на
пласты горных пород, чтобы их так сильно смять?
Был ли этот процесс относительно быстрым или
растягивался на миллионы лет? Были ли силы,
приложенные к пластам горных пород, исключи-
исключительно большими или, наоборот, очень слабыми,
но действовавшими длительное время? Всеми эти-
этими вопросами занимается область геологической
науки, которая называется тектоникой (от греч.
«тектоникос» — «строительный»). Именно текто-
тектоника рассматривает различные виды структур,
возникающих в горных породах, и условия их
образования.
Механизмы формирования практически всех
известных форм складок можно свести к трём
главным типам. Первый тип приводит к образо-
образованию складок поперечного изгиба. Они об-
Поперечный изгиб
Поперечный изгиб
Поперечный изгиб
Продольный изгиб
■►Е.
Каким образом пласты горных пород могут изгибаться в складки? Путём поперечного и продольного изгибов в
зависимости от того, как приложена сила к их поверхностям.
244
Внутренние силы Земли
Моделирование складчатых процессов и образования складок. При сжатии, направленном вдоль
слоев, формируются сложные складки.
разуются в том случае, когда сила, сминающая
горизонтально залегающий пласт, направлена
перпендикулярно к нему.
Возьмём стопку бумаги и надавим на неё сверху
или снизу. Если она не лежит на столе, а
опирается, скажем, на две книжки, то мы увидим,
что бумага либо прогнётся вниз, либо изогнётся
вверх. Поскольку пласты пород более пластичны,
чем бумага, а давящий на них блок пород более
жёсткий, чем палец, то возникновение складки
обеспечено. Так возникают складки на платфор-
платформах, например на упоминавшейся уже Русской
равнине (Восточно-Европейская платформа), где
блоки фундамента перемещаются, как клавиши
рояля, приподнимая или опуская слои осадочных
пород, их перекрывающие.
При втором типе образования складок возника-
возникают складки продольного изгиба, когда силы на-
направлены вдоль пластов по горизонтали. Такой тип
складок можно получить, сжимая на столе толстую
пачку листов бумаги с боков. При этом листы бу-
бумаги, сминаясь в складки, скользят друг по другу,
иначе их смять просто невозможно. Представим
себе, что такое же продольное сжатие испытывают
слои пород разной прочности — твёрдые песчаники
и мягкие глины. При таком смятии пластичные
глины будут сильнее раздавливаться и выжи-
выжиматься с крыльев складок в их своды, которые
станут увеличиваться в объёме. В своды как бы
накачивается, нагнетается пластичная глина.
Эксперименты по моделированию складок раз-
разных типов легко организовать в домашних ус-
условиях. Возьмите небольшой ящичек, у которого
одна стенка прозрачная, например из плексигласа
(т.е. оргстекла), а торцовая стенка подвижная.
Уложите на дно ящичка разноцветные слои
пластилина, а ещё лучше — чередуйте пластилин
с песком или мелом. Когда Вы начнёте медленно
сдавливать слои, нажимая на подвижную стенку,
то увидите, как подготовленная Вами слоистая
«толща» начнёт сминаться в складки. Изменяя
состав «слоев» и их толщину, Вы получите
различные типы складок.
При третьем типе формирования складок
образуются складки течения, или нагнетания.
Они свойственны таким пластичным породам, как
глины, гипс, каменная соль, ангидрит. Складки
таких пород отличаются очень прихотливой фор-
формой, что мы и наблюдаем в соляных куполах. При
высоких температурах, которые существуют на
глубинах в несколько километров, пластичными
становятся даже такие прочные породы, как
кварциты, мраморы, известняки и песчаники,
также образующие весьма сложные по форме
складки (в том числе и складки течения).
Таким образом, формирование складок — это
непростой и, главное, очень длительный процесс.
Поэтому стоит ещё раз обратить внимание на
фактор времени, который в геологии играет
важнейшую роль. Не следует думать, что складка
может образоваться в течение нескольких лет. Этот
процесс растягивается на миллионы (реже — сотни
тысяч) лет. Тогда и силы, приложенные к пластам
горных пород, могут быть не столь значительны,
но зато устойчиво действовать длительное время,
а горные породы ведут себя при этом как очень
вязкая жидкость. Вместе с тем эти же породы
обладают твёрдостью и хрупкостью. Если к ним
быстро приложить силу, например резко ударить
молотком, они расколются, но при медленном
сдавливании породы как бы «потекут» и начнут
деформироваться.
Энциклопедия для детей
МОЖНО ЛИ
РАЗОРВАТЬ ПЛАСТЫ
ГОРНЫХ ПОРОД?
То, что пласты различных по составу горных
пород могут быть смяты в складки, мы уже
убедились. А можно ли при этом ещё и
разорвать пласт, толщу пластов или даже крупный
блок земной коры? Можно, но для этого необхо-
необходимы некоторые условия, и в первую очередь рост
напряжений в земной коре.
Что происходит во время землетрясений с
поверхностью Земли? В октябре 1994 г. произошло
сильное землетрясение вблизи южной части Ку-
Курильских островов. Телевидение показало послед-
последствия этой катастрофы. Было отчётливо видно, как
шоссейная дорога разбита зияющими трещинами,
при этом одна часть дороги оказалась опущенной
на несколько метров по отношению к другой.
Дорога была разорвана, когда волна напряжений
превысила прочность горных пород, по которым
проходило шоссе. Такое нарушение непрерывности
(или, как говорят геологи, сплошности пород), т.е.
большую трещину, по которой произошло смеще-
смещение, и называют тектоническим разрывом в
отличие от складок, где слои хоть и очень сильно
смяты, но свою сплошность не теряют.
Какими только не бывают разрывные нару-
нарушения по своим размерам, протяжённости, форме
и величине смещения! Известны разрывы от самых
В крупных зонах разломов и при очень сильных
землетрясениях в горных массивах могут возникнуть
не просто трещины, а целые расселины,
которые сохраняются многие тысячелетия и служат - , •
верным признаком недавних разрывов и смещений
в земной коре. На снимке — стенка («крыло») одного
из молодых разломов в Армении у посёлка Гарни.
Видно, что левое крыло поднято над правым, а плоскость
разлома круто погружается вниз налево.
маленьких, длиной 5—20 см, до грандиозных зон
шириной в десятки и длиной в тысячи километров.
Разрывы могут быть вертикальными и наклон-
наклонными, могут быть и горизонтальными. Смещение
по ним иногда совсем не наблюдается, а нередко
достигает сотен километров. Чтобы как-то разоб-
разобраться в этом многообразии форм разрывов, как и
в случае складок, необходимо определить неко-
некоторые понятия, обозначающие отдельные части
разрыва, чтобы с помощью этих понятий одина-
одинаково описывать и выделять элементы разрывов.
Так, в любом разрыве всегда присутствуют
поверхность, или плоскость разрыва, и крылья
разрыва. Крыльями разрыва называются два блока
горных пород, расположенных по обе стороны от
поверхности разрыва, которые и подвергаются
смещению. Так как в большинстве случаев
поверхность разрыва наклонена, то крыло, рас-
располагающееся выше этой поверхности, называют
висячим — оно как бы висит над поверхностью
разрыва, а крыло, располагающееся ниже, —
лежачим. Перемещение крыльев относительно
друг друга в плоскости разрыва является очень
важным показателем и называется величиной
смещения, или амплитудой. По амплитуде, т.е.
расстоянию между крыльями разрыва, мы судим
Знаменитый сдвиг Грейт-Гленн в Шотландии,
разорвавший и сместивший на 150 км части ранее
единого гранитного массива.
246
Внутренние силы Земли
о том, маленькое или большое было смещение по
разрыву.
Когда мы смотрим на крутые горные склоны,
особенно в ущельях, то часто можно наблюдать,
как разрывы пересекают и смещают слои горных
пород в разных направлениях. Как же можно
назвать эти разрывы?
Оказывается, существует несколько главных
типов разрывов — сброс, взброс (надвиг), покров и
сдвиг. При сбросе поверхность разрыва наклонена
в сторону относительно опущенного блока, при
взбросе — наоборот. При надвиге происходит то же
самое, только поверхность разрыва более пологая.
В случае покрова поверхность разрыва близка к
горизонтальной, а при сдвиге смещение проис-
происходит вдоль поверхности разрыва, а не поперёк.
Можно легко убедиться в том, что совершенно
безразлично, двигался ли один блок, а другой был
неподвижен, или они оба перемещались на одно и
то же либо на разные расстояния. Важен конечный
результат, и всегда сбросом будет называться
разрыв, поверхность которого наклонена в сторону
относительно опущенного блока или крыла. По-
Поэтому геологи и могут так легко договориться
между собой.
Разрывные нарушения встречаются поодиноч-
поодиночке, а могут образовывать группы и целые рои. В
некоторых районах земного шара можно наблю-
наблюдать, как заключённые между двумя парал-
параллельными разрывами типа сбросов горные породы
оказываются опущенными. Такая необычная
структура называется грабеном (от нем. Graben —
«ров»). И действительно, такие образования на-
напоминают огромные траншеи или рвы, как будто
выкопанные гигантским экскаватором.
Если сбросов много и они параллельны друг
другу, образуется сложный многоступенчатый
грабен. Многоступенчатые грабены называются
рифтами (от англ. rift — «расселина», «ущелье»),
или рифтовыми зонами. Протягиваясь на тысячи
километров, они образуют сложные рифтовые
системы. Хорошо известна Великая Восточно-Аф-
Восточно-Африканская система рифтов, прослеживаемая от
Юго-Восточной Турции через Сирию, Ливан и
Израиль к Красному морю и далее от Эфиопии на
юг Африки, до реки Замбези. Длина такой
континентальной рифтовой системы составляет
более 6500 км; образовалась она по геологическим
ВЕЛИКИЕ АФРИКАНСКИЕ
ГРАБЕНЫ
Африканский континент в своей восточной чести как
бы рассечён ударом гигантского меча, след от
которого представляет собой огромные расщелины-гра^Л
бены. Они простираются более чем на 6 тыс. км от
Юго-Восточной Турции и Северной Сирии до реки Зам- •
бези на юге Африки. Это самая протяжённая трещина в \
земной коре в пределах континентов. Она образована
системой впадин-грабенов шириной от 1—2 км до
десятков километров. Впадины имеют плоское дно и
крутые, часто обрывистые борта, поднимающиеся над
ним на 1,5—2 км. Внутри впадин-грабенов располага-
располагаются крупнейшие африканские озёра — Ньяса, Руква,
Танганьика, Киву, Альберта. Самая глубокая и широкая
часть системы грабенов занята Красным морем. На
севере она продолжается, протянувшись через залив
Акаба и далее через Палестину по линии Мёртвое
море — долина реки Иордан.
'Земная кора в Восточной Африке начала раскалы-
раскалываться несколько десятков миллионов лет назад, но
особенно активно края трещин стали расходиться в
разные стороны в последние несколько миллионов лет.
Они и сейчас «живут», что подтверждается много-
многочисленными землетрясениями и активной вулкани-
вулканической деятельностью. Особенно деятельны были
вулканы в далёком прошлом, о чём свидетельствуют
обширные покровы лав. Знаменитые вулканы
Восточной Африки — Нгоронгоро, Олдоньо-ленгаи,
Сусва, Телеки, Килиманджаро, Рунгве, Мененгаи и
другие — сейчас затихли. Над ними поднимаются лишь
газовые струи, но в любой момент извержения могут
повториться. Поражают пейзажи этих мест: крутые,
местами отвесные уступы по бортам впадин-грабенов,
синева узких и длинных озёр, красная почва, редкая
растительность саванны, чёрные базальтовые лавы и
мрачные конусы вулканов. Лишь на вершине Килиманд-:
жаро белеет снежная шапка, которой любовался
писатель Эрнест Хемингуэй.
Великая Восточно-Африканская система грабенов
продолжает активно развиваться и в наши дни. И кто
знает, может быть, через миллионы лет Восточная Аф-
Африка превратится в остров, а на месте грабенов будет
плескаться новое море, похожее на Красное.
Сброс
Взброс
Надвиг и покров
Сдвиг
Наиболее распространённые типы разрывов в земной коре. Их разнообразие зависит от положения поверхности
разрыва по отношению к поднятым и опущенным блокам.
247
Энциклопедия для детей
СИСТЕМА «ВЕЛИКИХ
РАЗЛОМОВ» В ОКЕАНАХ
Совсем недавно, каких-нибудь 30—40 лет назад, счи-
считалось, что дно океанов плоское и похоже на
блюдце, над которым лишь кое-где возвышаются
холмы и горы. Когда же ■ начале 60-х гг. составили
детальную батиметрическую карту (т.е. карту рельефа
океанского дна), нашим глазам открылась удивительная
картина. В океанах существуют огромные срединно-оке-
анические хребты общей протяжённостью более
80 тыс. км. Вдоль оси хребтов проходят глубокие
ущелья. Это впадины-грабены, образованные почти
вертикальными разломами — сбросами. Однако на-
наиболее поразительны многочисленные поперечные
разломы, пересекающие осевую часть хребта. По ним
отрезки хребтов сдвигаются относительно друг друга
на десятки и сотни километров. Эта система «великих
разломов» была открыта в 1974 г. канадским геологом
Дж. Тузо Уилсоном. Грандиозные сдвиги в срединно-
океанических хребтах образуют рисунок, напоми-
напоминающий разрубленные ножом и сдвинутые
относительно друг друга дольки длинного огурца.
вВеликие разломы» прослеживаются на тысячи
километров в виде ущелий. Дно ущелий имеет ширину
1—5 км и находится на глубинах 5—7 км. Частое
изменение глубины на 4—5 км вдоль таких разломов,
названных трансформными, приводит к образованию
очень расчленённого подводного рельефа. Разломы
пересекают не только земную кору, но и всю
литосферу и являются следами скольжения
литосферных плит относительно друг друга. Глубокие
ущелья в зонах подобных разломов изучены океаноло-
океанологами с подводных спускаемых аппаратов. Транс-
Трансформные разломы известны и на континентах; наи-
наиболее ярким примером их является сдвиг Сан-Андреас
в Калифорнии. Открытие хребтов и разломов в океанах,
без/словно, стало открытием веке.
меркам совсем недавно, лишь 10—15 млн ле
назад. Система рифтов, располагающихся в сво
довых частях срединно-океанических хребтов,
протягивается на 60 тыс. км. Вот какую не-
невероятную длину могут иметь сложные системы
тектонических разрывов.
Иногда параллельные системы разрывов огра-
ограничивают не впадину (ров), а, наоборот, подня-
поднятие — горст (от нем. Horst — «возвышенность»
напоминающее сундук, только очень длинный.
Таким образом, горст — это структура, по форме
противоположная грабену, т.е. её центральная
часть не опущена, а поднята.
Знаменитое озеро Байкал, крупнейшее в мире
хранилище пресной воды, расположено в грабене.
Наибольшая глубина озера достигает 1620 м, а
глубина днища грабена, установленная по осадкам
плиоценового возраста D млн лет), составляет
5 км. Многоступенчатый байкальский грабен яв-
является частью сложной рифтовой системы моло-
молодых грабенов, протягивающейся на 2500 км. Такие
же рифтовые системы, состоящие из грабенов,
известны в Европе: Рейнский грабен, древние
грабены Осло, грабен Викинг в Северном море; в
Северной Америке — грабен Рио-Гранде. В Африке
Великая Восточно-Африканская рифтовая система
расколола континент, отделив от него восточную
часть, которая и в наши дни со скоростью
несколько сантиметров в год дрейфует на восток,
Если этот процесс продолжится, то в будущем
Аравийский полуостров и восточная часть Африки
могут совсем отделиться от «чёрного континента».
Но для этого придётся подождать примерно
50 млн лет.
Известны также и очень древние грабены,
ъоараст «.старых, тгрюлерно *i,l млрд лет. #
пределах Русской равнины, сформировавшейся на
Восточно-Европейской платформе, располагаются
рифейские (относящиеся к верхнему протерозою)
грабены, которые формировались 0,6—1,6 млрд
лет назад. Если бы «снять» покров осадочных
Горст
Грабен
Грабен
Ступенчатые горсты и грабены. По отдельным сбросам соседние блоки опускаются.
248
Внутренние силы Земли
отложений, накопившийся за последние 0,6 млрд
лет на платформе, то под ним обнаружилась бы
ветвящаяся система древних глубоких грабенов,
которые заполнены осадочными и местами вулка-
вулканогенными породами. Именно с этими грабенами
геологи связывают грядущие открытия залежей
нефти и газа.
Пожалуй, никакие другие типы разрывов не
вызывали таких ожесточённых, порой драматиче-
драматических споров среди геологов, как покровы. Сами
покровы нередко ставили исследователей в тупик:
как это так — на более молодых горных породах
практически горизонтально залегают более древ-
древние породы? Ведь очевидно, что молодые породы
должны залегать выше древних, постепенно на-
наслаиваясь на них.
Чтобы лучше понять, что такое тектонический
покров, можно провести эксперимент со слоёным
тортом, состоящим, например, из разноцветных
прослоек крема. Нижние слои крема уложены
раньше верхних, поэтому они для нас будут более
древними. Давайте разрежем теперь слоёный торт
сверху вниз, но под очень пологим углом наклона
с одного края до другого. Упростить наш экспери-
эксперимент возможно, если взять лишь один кусок торта.
Если верхнюю отрезанную часть торта переместить
вдоль поверхности разреза на нижнюю, остав-
оставшуюся на месте часть, мы получим модель
КОРИНФСКИЙ КАНАЛ
И ТЕКТОНИКА
Пелопоннес — самый большой полуостров Греции —
соединяется с материком узким, 6-километровым
Коринфским перешейком. К северу от него
расположен Коринфский залив, к югу — Сароникский.
Высота самого' перешейка над уровнем моря — до
50 м. Земная кора нарушена здесь многочисленными
разломами, В геологическом отношении Коринфский
перешеек — не что иное, как растущий многоступен-
многоступенчатый горст. Центральная часть его поднята, а стороны
опущены.
За много веков до нашей эры, чтобы попасть из Ко-
Коринфского залива в Сароникский и не огибать при этом
Пелопоннес, древние греки ставили корабли на
специальные повозки и по мощённой каменными
плитами дороге (диолкосу) перевозили их из порта
Лекзон в порт Кенхрен, которые существовали ещё в
VIII в. до н.э. Прорыть канал через перешеек мечтал
Александр Македонский, всерьёз задумывались об
этом римские императоры Гай Юлий Цезарь и
Калигула.
В 67 г. н.э. при римском императоре Нероне
начали копать канал. Работы были прерваны после его
смерти в 68 г. н.э. И только много веков спустя, в
1882 г., наконец-то строительство канала было
продолжено. Оно велось по проекту французского
архитектора и инженера Фердинанда де Лессепса,
создателя грандиозного Суэцкого канала,
соединившего Средиземное и Красное моря. Коринф-
Коринфский канал имеет длину 6343 м, ширину 24 м и глубину
8 м. В его вертикальных стенках великолепно видно
геологическое строение, в том числе горизонтальные
слои горных пород, опущенные относительно друг
друга по системе разломов — сбросов. Этот район в
настоящее время сейсмически и тектонически активен,
о чём свидетельствуют довольно частые землетрясения,
последнее из которых было в 1981 г. В районе мыса
Херайон на северном побережье Коринфского залива
хорошо видны древние волноприбойные ниши
(углубления, образовавшиеся в результате ударов
волн) на высоте более 3 м над уровнем моря. Это
означает, что берег здесь поднялся за последние
несколько тысяч лет. В то же время соседние участки
побережья опускаются, о чём свидетельствуют
затопленные храмы, портовые сооружения н дороги
начала нашей эры. Рядом с перешейком находятся
безмолвные очевидцы тех далёких дней — руины
древнего Коринфа, где в 51—52 гг. н.э. жил апостол
Павел. Сохранилась и трибуна на древней агоре —
рыночной площади, где апостол Павел был судим, но
затем оправдан римским проконсулом Галионом.
Стоят и колонны храма Аполлона, и фонтан Пнрнни,
который действует до сих пор.
Коринфский канал. В стенах канала видны
разрывы, смещающие слои горных пород.
249
Энциклопедия для детей
ТЕКТОНИЧЕСКИЙ ПОКРОВ
ИЗОБРАЖЕНИЕ В ПЛАНЕ (КАРТА)
Палеоген
(Автохтон)
Аллохтон
ИЗОБРАЖЕНИЕ В РАЗРЕЗЕ
Аллохтон
Палеоген
(Автохтон)
В тектоническом покрове наиболее важным является почти
горизонтальная поверхность разрыва, по которой более
древние породы обычно надвигаются на более молодые.
тектонического покрова или очень пологого на-
надвига. Действительно, нижние слои кре-
крема (в верхней части торта), т.е. более древние,
будут залегать выше верхних слоев нижней части
торта, т.е. более молодых.
Впервые тектонические покровы изучили в
Альпах в конце XIX в. Затем их обнаружили во
многих других горных областях. В покрове
различают переместившиеся по разрыву толщи
пород — аллохтонные (от греч. «аллос» —
«другой», «иной» и «хтон» — «земля»), т.е. не
местные, чуждые, привнесённые откуда-то
(в приведённом примере — это верхний кусок
торта), и породы, по которым происходило пе-
перемещение тела покрова, — автохтонные (от греч.
«аутос» — «сам», «хтон» — «земля»), т.е. местные
толщи (нижний кусок торта).
Покровы и надвиги характерны для горно-
складчатых сооружений, испытавших сильное
сжатие, таких, например, как Альпы, Пиренеи,
Большой Кавказ, Канадские Скалистые горы,
Урал и т.д. В настоящее время установлены по-
покровы в Аппалачских горах на востоке Се-
Северной Америки, переместившиеся на запад более
чем на 200 км, — это совершенно удивительная
структура.
Ещё один яркий пример покровной тектониче-
тектонической структуры — внутреннее строение Сканди-
Скандинавских гор. Они протянулись с юга на север на
1500 км и представляют собой гигантский покров,
надвинутый с запада, со стороны Атлантического
океана, на древние кристаллические толщи Бал-
Балтийского щита на расстояние более 250 км. Из-под
разрушенного и размытого покрова местами про
глядывают породы тех толщ, по которым покрш
двигался.
Покровы и надвиги интересны тем, что под
ними могут залегать ценные полезные иско-
ископаемые, особенно нефть и газ. Например, на
местности нет никаких признаков нефти; тем не
менее, зная об особенности строения земной коры,
геологи пробуривают горные породы, заведомо не
содержащие скоплений нефти и газа (аллохтон-
(аллохтонные), на глубину 3—4 км и обнаруживают нефть
и газ ниже, в автохтонных породах. Такие
примеры известны в Аппалачах (Северная Амери-
Америка), Предкарпатье (Восточная Европа) и во многих
других местах.
Перед северо-западным изгибом Альп распола-
располагаются невысокие Юрские горы. Они образованы
мезозойскими отложениями, причудливо смятыми
в коробчатые и сундучные складки, ниже которых
слои пород располагаются почти горизонтально.
Получается необычная картина: смята в складки
только верхняя часть слоев, а нижние залегают
почти горизонтально. Оказывается, эти две толщи
разделяются слоем очень пластичных пород -
каменной солью, гипсом, ангидритом, глинами, по
которым, как по смазке, верхние слои со-
соскользнули и смялись в складки. Иными словами,
в основании верхних слоев располагается по-
поверхность разрыва, или, лучше сказать, срыва.
Такие срывы очень широко распространены в
природе, и всегда они происходят только там, где
имеются какие-то пластичные толщи, играющие
роль смазки. Конечно, эти процессы идут очень и
очень медленно — со скоростью не больше 2—5 см
в год. Но за несколько миллионов лет перемещение
оказывается весьма внушительным.
Двухметровый уступ, мгновенно разорвавший горные
породы в эпицентре Спитакского землетрясения
(Армения, 1988 г.). На стенке уступа сохранились
«зеркала скольжения» (светлые пятна), т.е. плоскости,
притёртые и даже отполированные в условиях
огромных давлений и температур в зоне трения в
момент сейсмической подвижки. Так раз за разом с
интервалом в сотни и тысячи лет могут создаваться
зоны разломов в земной коре.
250
Внутренние силы Земли
Хорошо известно, что штат Калифорния на
западе США — это район частых и сильных
землетрясений. Последнее и очень мощное про-
произошло в конце 1993 г., когда разрушения
охватили крупный город Лос-Анджелес. Винов-
Виновником этих землетрясений является знаменитый
тектонический разрыв — сдвиг Сан-Андреас, т.е.
сдвиг Святого Андрея. При сдвиге два блока
горных пород перемещаются вдоль плоскости
разрыва. Именно такая картина и наблюдается в
сдвиге Сан-Андреас, причём величина смещения —
примерно 1 м за 100 лет. Непрерывно продол-
продолжающимися движениями по этому сдвигу пере-
перемещаются русла рек, испытывая резкий, колено-
образный изгиб; разрушаются и смещаются бетон-
бетонные желоба для воды, так же как и изгороди (см.
сюжет «Сан-Андреас разрывает всё»). Наряду с
медленными смещениями происходят и мгновен-
мгновенные подвижки, которые и вызывают землетря-
землетрясения.
Большие массы горных пород, перемещаемые
вдоль какого-либо разрыва, благодаря своему
огромному весу оказывают друг на друга мощное
давление, под воздействием которого образуется
гладкая, отполированная поверхность разрыва в
горных породах, называемая зеркалом сколь-
скольжения. В него, конечно, нельзя смотреться, но если
провести рукой, то ощущаешь гладкую поверх-
поверхность горных пород.
Если между перемещающимися блоками гор-
горных пород попадают твёрдые обломки, то на
зеркалах скольжения появляются штрихи и
борозды, выдавленные этими обломками. Нередко
в зоне разрыва наблюдается скопление остро-
остроугольных обломков горных пород разного разме-
размера — они образовались за счёт того, что блоки при
смещении дробились как бы гигантской тёркой.
САН-АНДРЕАС
РАЗРЫВАЕТ ВСЁ
Сан-Андреас — это не легендарный герой Святой
Андрей, подобный библейскому Самсону, разорвав-
разорвавшему руками пасть льва. Это всего лишь название разло-
разлома в земной коре. Но зато какого! Разлом Сан-Андреас
протянулся через всю Калифорнию на 1000 км. На
снимках, сделанных из космоса, этот разлом выглядит как
линия, прочерченная силами природы от города Сан-
Франциско на севере до Калифорнийского залива на юге.
Разлом Сан-Андреас относится к сдвигам. Сама зона
смещения очень узкая, внутри неё горные породы
перетёрты настолько, что стали пластичными на ощупь.
Этот исключительно активный разлом образовался при
сближении двух огромных литосферных плит — Северо-
Американской и восточно-Тихоокеанской. Они движутся
вдоль разлома одна относительно другой подобно гигант-
гигантским льдинам (первая — к северо-западу, а вторая — к
юго-востоку). При таком движении между ними и
возникла огромная зона скольжения, а землетрясения,
возникающие в ней время от времени, есть не что иное,
как разрядка постоянно накапливающихся напряжений.
Именно поэтому население таких крупных городов, как
Сан-Франциско и Лос-Анджелес, живёт а постоянном
страхе. Несмотря на всё совершенство техники, большое
количество разнообразных приборов и новейших
сейсмических станций, пока не удаётся предсказать время
и место очередного землетрясения.
Американцы шутят, что когда-нибудь Сан-Франциско и
Лос-Анджелес, два крупнейших города Калифорнии,
соединятся друг с другом. Действительно, они находятся
на противоположных сторонах разлома и движутся друг к
другу. И, между прочим, не так медленно движутся — со
скоростью примерно 5 см в год. А это значит, за ISO лет
(с тех пор как в Калифорнии началась «золотая лихо-
лихорадка») два богатейших города приблизились друг к
другу почти на 8 м.
Сан-Андреас обнаруживает себя сегодня, можно ска-
сказать, прямо на глазах. В последние годы со страниц газет
не сходят фотографии разрушенных и горящих зданий,
упавших автомобильных эстакад, рухнувших мостов,
покрытых трещинами домов. Всё это — последствия
движений по разлому в Калифорнии. Во многих местах по
линии разлома смещаются дороги, в городах — тротуары,
различные линии связи. И это может происходить без
всяких землетрясений. А уж при землетрясениях
подвижки гораздо сильнее. При одном из землетрясений
разрыв прошёл по середине апельсиновой плантации, и
оказалось, что ряды деревьев по одну сторону
сместились относительно рядов, оказавшихся на другой
стороне. Как будто разрезали ножом пирог. В другом
случае разрыв прошёл через крыльцо дома, и оно
отъехало от самого строения. А при катастрофическом
землетрясении 1906 г. обнаружили, что части прежде
ровной изгороди оказались отодвинуты одна от другой на
4 м. Русла рек и гряды горных пород разрывались
и разъезжались на несколько метров. И это происходило
на протяжении 400 км.
Так что Сан-Андреас — это не легендарный богатырь,
а настоящий, постоянно разрывающий и раздвигающий
земные недра и всё, что осмелилось приземлиться на его
могучем позвоночнике.
Смещение русла ручья по сдвигу
примерно на 0,5 км.
251
Энциклопедия для детей
Один из самых мощных хребтов на Памире —
Заалайский с наивысшей вершиной — пиком Ленина
G134 м) — поднялся всего за несколько миллионов лет.
Он и теперь продолжает расти со средней скоростью
несколько миллиметров в год. А иногда при мощных
землетрясениях моментальный подъём может составить
несколько метров. В северных предгорьях хребта на земле
виден «шрам» высотой 5—ТО м. Он образовался всего за
5—7 тыс. лет и рассекает молодые ледниковые и
речные отложения, но в русле река его, конечно, размыла.
«ГАЗОВОЕ ДЫХАНИЕ» ЗЕМЛИ
lfa* писал выдающийся русский учёный Владимир Ивано-
ГХвич Вернадский в 1912 г., наша Земля «дышит». В атмо-
атмосферу непрерывно выделяются различные газы — окись и
двуокись углерода, метен и другие, образующиеся не ,
только в земной коре, но и в верхней мантии. Естественно,
«дыхание» Земли более ощутимо в тех местах, где есть
глубокие разломы. Таким образом, обнаруживая источники
газов, можно установить места зтих разломов, невидимых
на Земле. Современная техника позволяет улавливать
ничтожные количества газов. Наиболее интересным из них
является гелий, прошедший наряду с водородом через всю
историю Земли и Вселенной. Первичный «звёздный» гелий
содержится в метеоритах и образцах лунных пород,
доставленных на Землю астронавтами. Но на Земле он не
обнаружен. Зато есть другой, радиоактивный гелий,
который образуется при распаде радиоактивных элементов.
Гелий ищут в подземных водах, в которых он растворяется.
Определяют его содержание с помощью специальных ,;
приборов — масс-спектрометров. Такая водно-гелиевая •
съёмка земной коры позволяет выявить проницаемые для
гелия разломы, где его содержание повышено. Они обнару-
обнаружены на Русской равнине, где кристаллические породы её '
фундамента залегают глубоко. Очень аффективна для зтих
целей и радоновая съёмке, т.е. аналогичный поиск источ-
источников газе радона. Этими методами пользуются и для пред-
предсказания землетрясений: известно, что при усилении напря-
напряжений в земной коре увеличивается и выделение газов.
Там, где на глубине содержится нефть, найти её
помогают выходы газов метана и пропана (в этих местах
поселяются питающиеся ими бактерии). Так «газовое
дыхание» Земли помогает находить разломы, а также
некоторые полезные ископаемые.
Иногда эти обломки сцементированы глиной,
образовавшейся из мелко перетёртых обломков.
Такие породы называются тектонической брек-
брекчией, или милонитом (от греч. «милое» —
«мельница»). В крупных разрывных нарушениях
мощность (толщина) раздробленных пород может
достигать десятков метров, что говорит об огром-
огромном давлении, возникшем между перемещающи-
перемещающимися блоками.
Итак, несмотря на то что горные породы
обладают большой прочностью и твёрдостью, они
могут быть смяты в складки и разорваны
тектоническими разрывными нарушениями, а
также разбиты трещинами. На глубинах в несколь-
несколько километров, где давление велико и температура
повышена, твёрдые горные породы становятся
пластичными и приобретают способность к медлен-
медленному течению, образуя складки (см.ст. «Складки
в горных породах»). Фактор времени в геологиче-
геологических процессах играет очень большую роль.
Медленно нарастают напряжения, медленно де-
деформируются слои горных пород, сминаясь в
складки; медленно происходит смещение по раз-
разрывам, и только иногда это перемещение, подобно
взрыву, происходит за секунды. Тогда земля и
«трясётся». Силы, действующие в самой верхней
«плёнке» — земной коре, — очень тонкой
C0—50 км) по сравнению с радиусом земного шара
F371 км), могут иметь разные причины, но одной
из важнейших является обычная сила тяжести.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Всё затряслось, от кремнистых подошв до верхов многоводных...
В ужас пришёл под землёю Аид, преисподней владыка.
В ужасе с трона он прянул и громко вскричал, да над ним бы
Лона Земли не разверз Посейдон, потрясающий Землю,
И жилищ бы его не открыл и бессмертным и смертным...
Так почти за 3 тыс. лет до наших дней великий
певец древности Гомер описал в «Илиаде»
страх, наводимый землетрясением на прос-
простых смертных, героев, владык и даже самих
бессмертных богов.
252
А вот рассказ молодой женщины о совсем
недавних событиях: «...Раздался оглушительный
звук, похожий на взрыв, вмиг всё задрожало и
зазвенело. Гул ещё не затих, как начало раскачи-
раскачиваться здание... Меня бросало по коридору от
Внутренние силы Земли
одной стены к другой... вдруг провалился пол, и
люди с отчаянными криками полетели в про-
пропасть». Подобных описаний за тысячи лет на-
накопилось множество.
О землетрясениях слышали все. Даже те, кто
живёт далеко от опасных областей. Редкий месяц
проходит без сообщений о разгуле стихии в
каком-нибудь уголке земного шара. Теперь слово
«землетрясение» всё чаще употребляется в пере-
переносном смысле, потому что любое внезапное, а тем
более разрушительное событие мы сравниваем с
землетрясением. И это вполне понятно. Землетря-
Землетрясение — это колебание всего и вся: и самой земли,
и всего на ней сущего. Сотрясение страшное,
внезапное, неожиданное и неотвратимое.
Древнему человеку буйства природы казались
загадочными, со скрытым смыслом. Многие земле-
землетрясения не просто потрясали воображение, но
вполне ощутимо сотрясали людей, их имущество и
дома, нарушали привычный образ жизни, а подчас
вели к невосполнимым потерям и гибели. Это
можно было объяснить только вмешательством
свыше. Вот как об этом сказано в Библии:
«Потряслась и всколебалася земля, дрогнули и
подвиглись основания гор; ибо разгневался Бог»
(псалом 17).
В наше время гораздо полезнее обратиться к
научным знаниям и попробовать разобраться в том,
что же такое землетрясения, где и как они
происходят, чего от них можно ожидать и как с
ними бороться.
Определить землетрясение несложно. Ясно, что
это сотрясение земли. Древние славяне называли
его «трус». По-гречески землетрясение — «сейс-
мос», поэтому всё связанное с землетрясениями
называется сейсмическим: сейсмические волны,
сейсмические станции, сейсмические приборы
(сейсмографы) и т.д. А сама наука о землетрясе-
землетрясениях называется сейсмологией. Великий писатель,
естествоиспытатель и гуманист Иоганн Вольфганг
Гёте в своей поэме «Фауст» даже ввёл действующее
лицо по имени Сейсмос. Писатель жил в сейсмиче-
сейсмически спокойной Германии, и поэтому его персонаж
только ворочается и ворчит под землёй. А если бы
Гёте жил и творил в горах Австрии или Швейца-
Швейцарии, а уж тем более Италии или Греции,
подверженных частым и сильным землетрясе-
землетрясениям, то агрессивность Сейсмоса проявилась бы в
буйном и жестоком нраве.
В XIX в. Гёте утверждал: «Нельзя спорить с
землетрясением». Современные специалисты
убеждены, что с землетрясением спорить можно.
Накопленные о землетрясениях знания и их
применение на практике только подтверждают,
что человек способен противостоять земной сти-
стихии, и вполне успешно. Это не дерзкая мечта, не
бесполезное занятие, а реальная возможность.
Изучать землетрясения и знать их причуды
необходимо не только сейсмологам и жителям
сейсмических областей, но и различным специа-
специалистам. Проектировщик, архитектор, инженер,
строитель — все обязаны сделать конструкции
зданий такими, чтобы они выдержали
подземные толчки, т.е. сделать их
сейсмостойкими. Однако строить везде
железобетонные коробки, похожие на противотан-
противотанковые блиндажи, которые могут выдержать земле-
землетрясение в 9 баллов, слишком дорого. Такие
расходы многократно превысят ущерб от возмож-
возможного землетрясения и не по карману даже самым
богатым странам. Поэтому проектирование и
строительство сейсмостойких сооружений прово-
проводят в соответствии с сейсмическим районировани-
районированием, которое позволяет определить области, где
могут происходить сильные землетрясения —
7—8-балльные, а где сильнейшие — 10—12-
балльные.
Яоп&ЪЫЪт/
ten:
VQtil nrtct) oe»(t)ermCt)t(h(t7<iff3Ud/j^i
(Sr&biDen g«fct)et?en f&Uen: ©tfer }<tt J«ber «wmgt Щ
fefj trHWid? tmtrt mJqtict)
Juiwften.
an Rafch <Ш t*0 {jebctt.
jjxtrtjcjjt № Шпфеп/Ьер Ш
Титульный лист одного из первых в Европе трактатов по
сейсмологии (XVI в.). Он содержит «старые и новые»
описания землетрясений, объяснение их причин и даже
предшествующих признаков. Интересно, что
средневековый художник образно представил очень
много верных деталей землетрясения. Если верить
изображённому, то силу толчка можно оценить
не меньше чем в 8 баллов. ■•■ ••-.■•■
253
Энциклопедия для детей
Город Спитак оказался практически в эпицентре
страшного землетрясения 1988 г. Восстановить такие
дома уже невозможно. Главная задача — учесть все
недостатки строительства предыдущих лет. Теперь это
особенно важно не для города Спитак, где подобное
9—10-балльное сотрясение может не повториться в течение
сотен лет, а для других городов Сейсмически опасных зон.
В спасательных операциях после сейсмических
катастроф должны участвовать специально обучен-
обученные и подготовленные люди с особым снаряжением
и приборами. Обычный спасатель или бульдо-
бульдозерист здесь может оказаться беспомощным. _
Работа в экстремальных ситуациях требует макси-
максимальной самоотдачи и очень высокой квалифика-
квалификации. Недаром в Японии, которая больше других
стран страдает от землетрясений, есть специ-
специальные аварийные службы. Там проводятся ре-
регулярные учения и тренировки, в которых участ-
участвует всё население.
Кроме того, изучать землетрясения очень
интересно. Особенно будучи «полевым» сейсмо
логом, т.е. таким, который изучает событие и его
последствия (а значит, и причины) непосредствен-
непосредственно на месте. Есть и другая категория сейсмологов.
Они работают только в кабинете и расшифровы-
расшифровывают записи приборов, которые могут уловить
колебания, происходящие на расстоянии тысяч
километров. И конечно, работа «кабинетных»
сейсмологов не менее ответственна и нужна.
Основная трудность изучения землетрясений
состоит в том, что сотрясение земли и последствия
этого можно наблюдать только наверху, а само
«взрывное устройство» срабатывает в недоступных
глубинах Земли. Но попробуйте внедрить приборы
на глубину 5—10 км, а то и сотни километров, где
1—2 балла
3—4 балла
5 баллов
6 баллов
254:
Внутренние силы Зелии
готовятся и возникают землетрясения. Тут при-
пригодился бы управляемый подземный ракетный
корабль, как у Жюля Верна. Но ведь он не
изобретён. И всё же люди научились проникать в
глубины Земли. И не только с помощью шахт и
сверхглубоких скважин. Тому, кто хочет понять,
что происходит в таинственных глубинах Земли во
время землетрясения, достаточно совершить туда
воображаемое путешествие.
Итак, собирайтесь! Но имейте в виду: путь будет
трудным. Впереди и интересные открытия, и
блуждания во тьме неизведанного.
КАК ИЗМЕРЯЮТ СИЛУ
ПОДЗЕМНОГО УДАРА?
Известно, что нрав Сейсмоса непостоянен. А как
его измерить? Простейший и широко используе-
используемый способ — это оценка силы землетрясения в
баллах (подобно тому как в баллах оценивают силу
ветра, волнение на море). Надо только помнить,
что шкала (т.е. последовательность чисел для ко-
количественной оценки силы землетрясений) в бал-
баллах условная и относительная. Баллы не являются
физическими единицами, но служат для удобства
определения относительной силы по внешним про-
проявлениям, таким, как воздействие на
людей, предметы, строения, природ-
природные объекты.
Наиболее распространена 12-балльная шкала.
Это означает, что все возможные землетрясения
разбиты на 12 рангов по нарастающей силе:
1 балл (незаметное) — приборы улавливают
колебания почвы;
2 балла (очень слабое) — землетрясение практи-
практически не ощущается людьми, даже находящимися
в спокойном состоянии;
3 балла (слабое) — колебания отмечаются
немногими людьми;
4 балла (умеренное) — землетрясение отмеча-
отмечается многими людьми; открываются неплотно
закрытые окна и двери;
5 баллов (довольно сильное) — раскачиваются
висячие предметы, скрипят полы, дребезжат
стёкла, осыпается побелка в домах;
6 баллов (сильное) — землетрясение ведёт к
лёгкому повреждению некоторых зданий: появля-
появляются тонкие трещины в штукатурке, в печах и т.п.;
7 баллов (очень сильное) — неизбежны значи-
значительные повреждения некоторых зданий: появ-
появляются трещины в штукатурке, отламываются
отдельные её куски, возникают тонкие трещины в
стенах, повреждаются дымовые трубы;
8 баллов (разрушительное) — наблюдаются
7 баллов
8 баллов
9 баллов
10—11 баллов
12 баллов
Шкала силы землетрясений в картинках.
Энциклопедия для детей
Остатки былого
величия и красоты
средневековой
мечети Аннау под
Ашхабадом. Она
существовала с
XV в. и была
полностью
разрушена
известным
Ашхабадским
землетрясением
A948 г.) силой
в 9 баллов, когда
весь город
оказался
в руинах, а число
погибших достигло
многих десятков
тысяч.
Обратите внимание на крупный горизонтальный разрыв
в основании бывшего портала.
:, Вместе с другими признаками он свидетельствует о
сильнейшем горизонтальном импульсе.
разрушения в зданиях: образуются большие тре-
трещины в стенах, падают карнизы, дымовые трубы;
на склонах гор появляются оползни и трещины
шириной до нескольких сантиметров;
9 баллов (опустошительное) — происходят
обвалы во многих зданиях, обрушиваются стены,
перегородки, кровля; в грунтах образуются тре-
трещины шириной 10 см и более; обвалы, осыпи,
оползни в горах;
10 баллов (уничтожающее) — разрушение
большинства зданий, в некоторых — серьёзные
повреждения; образуются трещины в грунте до 1 м
шириной, обвалы, оползни; за счёт завалов в
речных долинах возникают озёра;
11 баллов (катастрофа) — характерны много-
многочисленные трещины на поверхности земли и
вертикальные перемещения по ним, большие
обвалы в горах; общее разрушение зданий;
12 баллов (сильная катастрофа) — происходит
сильное изменение рельефа; образуются многочис-
многочисленные трещины, вертикальные и горизонтальные
перемещения по ним; огромные обвалы и оползни;
изменяются русла рек, образуются водопады и
озёра; характерно общее разрушение всех зданий
и сооружений.
Вот как описал 4-балльное землетрясение
директор школы в Ставрополе — городе, распо-
расположенном близ северного подножия Большого
Кавказа: «Большинство жителей слышали гул,
двигавшийся с востока на запад, сопровож-
сопровождавшийся дрожанием домов, мебели. Некоторые
заметили колебание листьев комнатных растений,
хозяйки — зыбь в кастрюлях с супом. На улице
прохожие большей частью не обратили внимания
на землетрясение».
ЧТО ТАКОЕ ЭПИЦЕНТР
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ?
Слово «эпицентр» часто приходится слышать по
радио или телевидению: «эпицентр событий»,
♦эпицентр беды» и т.п. Оказывается, его часто
употребляют вместо слова «центр», а это ошибка!
«Эпицентр» означает «над центром», а не «в цент-
центре». Эпицентр землетрясения — это условная точ-
точка на Земле, расположенная над очагом земле-
землетрясения, над тем местом в глубине, где зародился
первый импульс колебания и смещения. Иногда
эпицентром называют место на Земле, где сотря-
сотрясения достигли наибольшей силы, хотя оно не
всегда располагается точно над центром очага. Но
особенности Сейсмоса заключаются в том, что,
произведя толчок где-то в одном месте, он возбуж-
возбуждает Землю на сотни и даже тысячи километров
вокруг. Возникают сейсмические волны, которые
разбегаются от центра в разные стороны. Сейс-
Сейсмологи говорят, что из центра землетрясения идёт
сейсмическое излучение. Волны могут быть раз-
разных типов — продольные, поперечные, поверх-
поверхностные. У них разные скорости, энергия и сила
воздействия. Поскольку энергия волны рассеива-
рассеивается и поглощается по мере её движения, ясно, что
чем дальше от эпицентра, тем слабее землетря-
землетрясение, тем меньше его балл. Если землетрясение
было, скажем, 7-балльным, это означает, что имен-
именно в эпицентре были сотрясения в 7 баллов, а на
удалении от него отмечались 6-, 5-, 4-балльные,
вплоть до едва заметных 3-балльных. Когда, на-
например, по телевизору показывают схему подверг-
подвергшейся землетрясению области, на ней изображены
концентрические окружности. Это так называемые
изосейсты, т.е. линии на географической карте,
Намацу — символ землетрясения.
Японская гравюра. XIX в.
256
Внутренние силы Земли
соединяющие точки, где землетрясение прояви-
проявилось с одинаковой силой. Схему изосейст упро-
упрощённо изображают как несколько концентриче-
концентрических окружностей. На самом деле они обычно
вытянуты в одном направлении и похожи на эл-
эллипс. Почему — поймём, когда спустимся на глу-
глубину, к месту зарождения землетрясения.
АФТЕРШОКИ
И ФОРШОКИ
Большую часть своей (да и нашей) жизни Сейсмос
дремлет в принадлежащих ему подземных владе-
владениях. Незначительные толчки бывают часто, но об
этом знают только очень чуткие приборы. Но если
Сейсмос проснулся, а тем более разбушевался, то
быстро не успокоится. Это значит, что землетрясе-
землетрясения редко происходят в одиночку, гораздо чаще —
парами, группами, роями, в особенности сильные.
За сильными обычно следует множество толчков
постепенно убывающей силы, хотя некоторые из
них могут быть лишь немного слабее основного.
Такие последующие толчки называют афтершока-
ми (от англ. after — «после» и shock — «удар»,
«толчок»). После сильного землетрясения афтер-
шоки дают целый «концерт» с меняющимися рит-
ритмом, частотой и силой ударов. Подобные «кон-
«концерты» могут длиться несколько суток, недель и
месяцев. Бывает, что земля не может успокоиться
по нескольку лет.
Значительно реже перед сильным землетрясе-
землетрясением возникают предшествующие толчки —
форшоки (от англ. foreshock — «предварительный
толчок»). Они как бы предупреждают, что Сейсмос
проснулся. Известно немало случаев, когда именно
после первых слабых толчков люди покидали дома
и тем самым спасались от последующего, более
сильного сотрясения. Например, во время ка-
катастрофического землетрясения в Армении в
1988 г. в Спитаке и Ленинакане (сейчас город
Гюмри) некоторым жителям с хорошей реакцией
удалось спастись, выбежав из квартир и спустив-
спустившись по лестницам ещё до главного толчка,
разрушившего многие дома.
Чем интересны афтершоки? Ведь они возника-
возникают, когда землетрясение уже произошло и ничего
предусмотреть нельзя. Это не совсем верно.
Представьте себе ситуацию после разрушительного
землетрясения: допустим, человеку удалось вы-
выбраться из дома, который сильно повреждён.
Спасшийся не одет, а вокруг холод, ночь...
Возможно, в квартире остался кто-то из близких,
нуждающихся в помощи. Что делать? Зайти в дом?
А если снова толкнёт — завалит или нет? Это
трудные вопросы. Известно много трагических
случаев, когда повреждённые главным ударом
здания рушились именно при повторных, менее
сильных толчках и засыпали обломками отважных
спасателей. Хорошо, если на месте оказывались
оснащённые аппаратурой специалисты, а сам
процесс разрядки подземных напря-
напряжений шёл по «нормальному», т.е.
предсказуемому, сценарию. Тогда
можно предвидеть афтершоки, как это было в
Ташкенте в 1966 г. и Спитаке в 1988 г.
Бывает, однако, и так, что исследователи
увлекаются и попадают в трагикомические ситуа-
ситуации. После разрушительного Хаитского земле-
землетрясения 1949 г. в Таджикистане один московский
учёный на собрании уцелевших жителей рассказы-
рассказывал о том, что такое землетрясения, почему
бывают, как от них уберечься. Чтобы все его
слышали, он вещал стоя на бочке. На вопрос,
может ли повториться толчок, он ответил, что
землетрясение уже выплеснуло накопившуюся
энергию и поэтому подобного быть не должно. Не
успел он окончить речь, как сильный толчок
сбросил его с бочки на глазах всех собравшихся.
Другой случай произошёл в 1976 г. в Узбекистане,
в Газ ли. После сильного апрельского землетрясе-
землетрясения один учёный — столичное светило науки —
разъяснял жителям, что повторения такого собы-
события в том же месте не предусматривается в скором
времени, разве что через несколько сотен лет. А
поскольку очень многие здания и помещения были
сильно повреждены, а некоторые даже разрушены,
их стали спешно восстанавливать. Но уже в мае
того же года новый, ещё более сильный толчок
поразил Газли, снёс остатки прежних строений и
вывел из строя новые. По существу предусмотреть
такое развитие событий было практически невоз-
невозможно, ибо это очень редкий, «ненормальный»
случай развития сейсмического процесса.
Несмотря на неровный, непостоянный нрав
Сейсмоса, учёные вывели несколько законов. Один
из них назвали «законом повторяемости». Опре-
Определить по нему, где и когда повторяются земле-
землетрясения, невозможно. Он устанавливает только
соотношения между количеством землетрясений
разной силы.
В 10-балльной зоне Спитакского
землетрясения (Армения, 1988 г.)
не осталось ни одного неразрушенного дома.
На месте церкви XIX в. — печальные руины.
257
Энциклопедия для детей
Давно известно, что слабые землетрясения случаются гораздо чаще,
чем сильные. А сильнейшие — совсем редко. Сейсмологи обнаружили,
что между числом землетрясений разной силы существует математиче-
математически строгое соотношение. А это позволяет определять, как часто в той
или иной местности могут происходить землетрясения определённой си-
силы. «Значит, всё же есть закономерность в поведении коварного Сейс-
моса, — думали специалисты. — Достаточно изучить множество слабых
толчков, чтобы разобраться с сильными». Но это оказалось не так просто.
Соотношения выводились, во-первых, только средние. А во-вторых, то и
дело оказывалось, что сильнейшие землетрясения случались чаще, чем
им предписывал «закон». Теперь задача науки такова: долго и
придирчиво следить за исполнением закона и вырабатывать к нему
поправки. Не только непостоянному своенравному Сейсмосу, но и вообще
природе свойственно держать сокровенные законы в тайне, изредка
посвящая в неё только самых настойчивых исследователей.
сколько
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
В ГОД
ПРОИСХОДИТ
НА ЗЕМЛЕ?
Ответить на зтот вопрос,
приведя лишь одно число,
невозможно. Обязательно нужно
указать, какой силы произошло
землетрясение. Кроме того,
необходимо учитывать. Что дале-
далеко не все толчки, происходящие в
действительности,
регистрируются приборами.
Множество слабых толчков
существующими «сейсмическими
сетями» ещё не улавливается.
Отголоски подземных бурь —
например, на дна океанов, в да-
далёких горах и пустынях — слышны
совсем плохо.
Подсчитано, что в настоящее
время приборами регистрируется
около 100 тыс. слабых толчков в
год. На Жизнь людей они практи-
практически никакого влияния не оказы-
оказывают, даже если возникают в
густонаселённых местностях.
Сильных землетрясений насчи-
насчитывается ежегодно около 100 по
всему земному шару. Но только о
нескольких из них становится
широко известно.
Сильнейшие землетрясения
сотрясают планету даже
не каждый год, а приблизительно
1 раз в 10 лет, но зато часто ока-
оказываются катастрофическими
(если только они происходят не в
глубинах океана далеко от бе-
берега). Такие землетрясения с
магнитудой 7, 8 и более могут
поражать местность в радиусе
сотен километров, а ощущаться —
в радиусе 500—700 км и более,
на площади до нескольких
миллионов квадратных
километров. Например, Лиссабон-
Лиссабонское землетрясение 1755 г.
ощущалось даже на юге Сканди-
Скандинавии; Красноводское
землетрясение 1895 г. в
Туркмении достигло Саратова и
Пензы; землетрясение 1911 г. в
Тянь-Шане докатилось до
Южного Урала.
ГДЕ ПРОИСХОДЯТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ?
Посетим самые сейсмические области Земли, т.е. те, где случаются
частые и самые сильные землетрясения. Обратимся к специальной карте
сейсмичности. Она показывает, что землетрясения бывают далеко не
везде. Большая часть земного шара сейсмически безопасна. И лишь в
некоторых местах условные знаки землетрясений так густо покрывают
карту, что сливаются друг с другом. Местности, наиболее подверженные
землетрясениям, называются сейсмическими областями, или сейсмичес-
сейсмическими поясами. На карте видно, что землетрясения скапливаются пре-
В Европе, как известно, самым тяжёлым по последствиям было Лиссабонское землетрясение 1755 г. Не только
столица Португалии, но и многие города были разрушены, погибло около 70 тыс. человек. Тех, кто не был погребён под
обломками рушившихся зданий, настигла огромная морская волна цунами, а довершили дело пожары. Всё это довольно
правдиво изображено на гравюре того времени. Но на ней, конечно, невозможно было изобразить силу землетрясения,
отголоски которого достигли Германии на севере и Северной Африки на юге, так же как и подлинные масштабы бедствия.
258
Внутренние силы Земли
имущественно в двух широких и неровных поло-
полосах. Одна из них опоясывает Тихий океан. Её на-
назвали Тихоокеанским сейсмическим поясом. Дру-
Другая тянется наискосок через Средиземноморские
страны Европы, Ближний и Средний Восток, Цент-
Центральную Азию вплоть до Индонезии. Её называют
Альпийским, или Средиземноморско-Азиатским,
поясом. Есть и отдельные от поясов сейсмические
полосы. Их можно наметить на дне Индийского и
Атлантического океанов.
Люди в древности думали, что землетрясения
бывают только в горах и по берегам морей
тогдашней ойкумены (обитаемой Земли). Дейст-
Действительно, в горных районах, где земная кора живёт
особенно активной, временами даже бурной
жизнью, подземные толчки случаются чаще.
Однако теперь хорошо известно, что земле-
землетрясения, иногда даже разрушительные, могут
возникать и на равнинах, где их обычно не
ожидают.
Разве могли в начале XIX в. жители
равнины по берегам Миссисипи —
тогда, к счастью, малочисленные —
предположить, что в один ужасный день земля под
ними начнёт ходить ходуном, деревянные дома
зашатаются, а деревья будут раскачиваться до
земли; доселе мирная и спокойная земля станет
рваться и трескаться, выбрасывать фонтаны воды
с песком и грязью? Именно это происходило
трижды в период с 1811 по 1812 г., когда в
центральной части североамериканского конти-
континента разразились сильнейшие землетрясения в
10—11 или даже 12 баллов. Спустя полвека в этих
местах проказничал Том Сойер, известный всем
детям своими приключениями. Он даже и не
подозревал, что живёт в опасной области, потому
что к тому времени Земля уже успокоилась. Но
американский писатель Марк Твен, автор книги
«Приключения Тома Сойера», знал о земле-
землетрясениях. Герой его рассказа «Миссис Мак-
СЕВЕРНАЯ
АМЕРИКА
к
Карта сейсмичности Земли с вулканами.
259
Энциклопедия для детей
Вильяме и молния» признаётся:
«...После того как из-за меня про-
произошло землетрясение четыре года
назад, я ни разу не забывал молиться».
Это вовсе не единственный случай, когда
равнинная область подвергалась сильным земле-
землетрясениям. Подобным образом совсем неожидан-
неожиданно — к счастью, в почти ненаселённой местнос-
местности — разразились подряд три очень сильных
землетрясения в 1968 г. на вполне равнинном и,
казалось бы, безобидном австралийском конти-
континенте. Совсем недавно, 30 сентября 1993 г.,
произошло землетрясение в центральной части
полуострова Индостан, на невысоком плато, кото-
которое до того на карте выделялось как область
наименьшей сейсмической опасности. Именно
здесь землетрясение превратило в груды мусора 12
деревень, погубив несколько десятков тысяч
человек. Таких примеров можно привести немало.
Это означает, что далеко не все области, в
течение столетий остающиеся спокойными, на
самом деле сейсмически безопасны. Просто силь-
сильные землетрясения возникают там очень редко, а
потому может создаться впечатление не только у
жителей, но и у специалистов, что эти области не
входят в число сейсмически активных. Например,
в Тихоокеанском поясе на каком-то участке
разрушительные землетрясения повторяются в
среднем через 150 лет, в Средиземноморско-Азиат-
Средиземноморско-Азиатском — через 200—300 лет. А на платформенных
равнинах разрушительные землетрясения обычно
возникают не чаще чем через 500—700 лет, а
потому и забываются.
Могут ли разразиться катастрофические земные
В обширной, ровной и, казалось бы, совершенно
спокойной долине Миссисипи (где жил главный герой
книги Марка Твена «Приключения Тома Сойера») в начале
XIX в. A811—1812 гг.) совершенно неожиданно
разразились одно за другим три сильнейших
землетрясения, сила которых достигала 10—//, о
возможно, 12 баллов. Обычно устойчивые бревенчатые
дома не выдержали конвульсий Земли. Так художник
изобразил события, свидетелем которых являлся сам.
МОЖЕТ ЛИ БЫТЬ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ В МОСКВЕ
И САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ?
Большинство жителей двух российских столиц и вообще
всей Центральной России землетрясений никогда не
ощущали и ответят на вопрос отрицательно. Между тем
время от времени такой вопрос всё же возникает, а не-
несколько лет назад была даже небольшая паника.
А какова ситуация на самом деле? Если как следует
расспросить москвичей, то кое-кто из них вспомнит о
землетрясениях 1977 и 1990 гг. А жители юго-запада
столицы, особенно обитатели высоких зтажей, приведут и
некоторые впечатляющие подробности. Тогда высокие
дома шатались так, что в квартирах раскачивались люстры,
выплёскивалась вода из аквариумов и посуды. Немало
людей в страхе покидали дома. То же самое было в
высотных домах Минска и даже Нижнего Новгорода
(бывшего Горького). А московские старожилы могут
вспомнить и чувствительные сотрясения 1940 г., когда ещё
высоких жилых домов в столице не было.
Значит, недра Центральной России могут рождать зна-
значительные землетрясения} Вовсе нет! Сотрясения 1940,
1977 и 1990 гг., как и более ранние, дошли до России, а
также Украины и Белоруссии, зародившись в Карпатских
горах. Именно там, очень глубоко под землёй, на глубине
100—150 км, располагается очаг, где время от времени
рождаются сильнейшие землетрясения. В Румынии они
приносят сильные разрушения, при этом бывает много
жертв, а до Москвы и тем более Петербурга доходят
только слабые «отголоски» этих подземных бурь.
И так случалось не только в XX в. Например, в наброс-
набросках автобиографии А.С. Пушкина имеется такая запись:
«Юсупов сад. Землетрясение. Няня». Это воспоминание о
том, как трёхлетний Саша ощущал землетрясение, гуляя с
няней в Юсуповом саду в Москве. Землетрясение 1802 г.
в Москве описано тогда же русским историком
Н.М. Карамзиным в журнале «Вестник Европы».
В русских летописях есть неоднократные упоминания о
землетрясениях не только в Киеве и окрестностях, но и в
Москве, Владимире, Суздале. Одно из самых ранних упо-
упоминаний относится к 1230 г., когда «потрясеся земля Рос-
Ростовская и Суздальская и Володимирская в самую обедню».
И все зти землетрясения исходили из Карпатского очага.
Ну а всё же в Москве могут возникнуть «собственные»
ощутимые землетрясения? Пожалуй, нет. Во всяком случае,
за 900-летнюю историю летописания они не отмечены.
Слабые толчки или колебания в других местах Центральной
России возникают редко и серьёзной опасности не
представляют.
260
Внутренние силы Земли
потрясения на великих равнинах России? Сейс-
Сейсмологи на такой вопрос отвечают отрицательно. На
Русской равнине, где летописание восходит к
XI в., не отмечено ни одного сильного землетрясе-
землетрясения. Да и слабые 4—5-балльные сотрясения, кото-
которые здесь случались, зарождались в далёких Кар-
Карпатах, а не под ногами её жителей. Так что россий-
российскому читателю, если он живёт не на Байкале или
Камчатке, чтобы ощутить сильные землетрясения,
придётся предпринять далёкое путешествие.
ПУТЕШЕСТВИЕ В
ЭПИЦЕНТР
Туда лучше отправиться на ковре-самолёте, чтобы
в случае опасности можно было сразу вырваться из
объятий Сейсмоса. Ведь именно в эпицентре и,
конечно, только во время очень сильных земле-
землетрясений не просто трескается земля, но разры-
разрываются и смещаются земные пласты, а вместе с
ними и всё, что на них находится: дорога, забор,
Старинная китайская фарфоровая ваза — не просто
украшение и произведение искусства, дошедшее до нас из
глубины веков. Это самое раннее из известных устройств
для регистрации землетрясений. Ему без малого 2 тыс. лет.
Работало оно следующим образом. Вокруг вазы помещены
головы драконов, обращенные по сторонам света. Внутри
вазы укреплена система рычагов, выведенных к пасти
каждого дракона. Драконы до поры до времени держат в
пасти шарики. При подземном толчке рычаги приходят в
движение так, что дракон, обращенный по направлению
толчка, теряет свой шарик. Шарик падает в раскрытый рот
лягушки под головой именно этого дракона. Так древние
китайцы устанавливали сам факт землетрясения и
направление его распространения.
Брусчатая мостовая не только нарушена землетрясением
(Спитак, 1988 г.), но сдвинута поперёк взгляда зрителя.
Такая подвижка, когда дальняя от наблюдателя часть
смещена налево, называется левосторонним сдвигом.
Вертикальные деформации в полосе сдвига (около
дерева) фактически отсутствуют. В данном случае сдвиг
довольно незначительный (до 10 см), но бывает, что при
некоторых землетрясениях сдвиг измеряется несколькими
метрами.
грядки в огороде или ряды плодовых деревьев.
Бывает, что целые горы сдвигаются с места, съез-
съезжают в долины, перегораживают реки; возникают
уступы по нескольку метров высотой, трещины в
прочных скалах. В описаниях очень многих земле-
землетрясений, сделанных очевидцами, можно найти
немало упоминаний о таких трещинах, рассели-
расселинах, провалах. Например, пришлось перепрыги-
перепрыгивать через них Н.Н. Миклухо-Маклаю на Новой
Гвинее. А что, если такой разрыв или даже трещи-
трещина пройдёт через туннель или плотину гидроэлек-
гидроэлектростанции, газо- или нефтепровод, через город с
его коммуникациями?..
По тому, насколько свежими, неизменёнными
выглядят подобные следы землетрясения, можно
определить, когда оно произошло. Недавно образо-
образовавшаяся расселина будет более глубокой, чем
старая, края которой уже не очень отвесны,
обвалились, сгладились. Теперь разработаны и
более точные методы определения возраста земле-
землетрясений.
Уступ, возникший вследствие разрыва земных пластов при
сильном землетрясении в Японии в 1891 г.
261
Энциклопедия для детей
По поверхностным проявлениям
можно определить и силу землетрясе-
землетрясения. Когда сила толчка слабее —
9 баллов, возникают крупные трещины, большие
оползни, разрываются дороги. Таких наглядных
свидетельств на Земле множество. Наиболее инте-
интересно одно из них, впервые научно исследованное
в Японии. Фотографию местности, где видны
последствия землетрясения конца XIX в., при-
приводят почти в каждой книге по сейсмологии.
Обычный сельский пейзаж — поля, домики,
дорога. И наискосок всё это разорвано резким и
крутым уступом, как булка, разрезанная огром-
огромным ножом. Нижний «ломоть булки» опущен на
6 м и сдвинут вправо на 4 м. Это означает, что если
бы по прежней дороге поехал какой-нибудь
экипаж, он перевернулся бы на уступе и оказался
бы внизу, у его подножия, но не на той же дороге,
а на расстоянии 4 м в стороне от неё. Этот уступ,
немного сглаженный, и сейчас можно увидеть и
сфотографировать. Именно этот случай проде-
продемонстрировал учёному миру, что может произойти
в эпицентре.
Нарушения рельефа наглядно позволяют пред-
представить картину землетрясения. Но хорошо бы
послушать и очевидцев. Увы! Описаний 12-
балльных землетрясений нет. Ведь они исклю-
исключительно редки и до сих пор, к великому счастью
людей, происходили в малонаселённых областях.
Если кому-нибудь и пришлось испытать 12-
балльный удар, он уже никогда не сможет об этом
поведать, потому что выйти живым из этого ада
невозможно.
В 1970 г. в далёкой Южной Америке, в горах
Перу, возникло одно из сильнейших и наиболее
трагических землетрясений нашего столетия. Ру-
Рушились дома, пучилась и оседала земля, откры-
открывались огромные трещины. Радиолюбитель, попав-
попавший в эпицентр, передал в эфир следующее: «...Это
ужасно! На нас падают горы... всюду пыль от
обвалов... люди задыхаются!» Это были его
последние слова... Вместе с ним погибли ещё
66 тыс. человек. Разрушено было 250 населённых
пунктов. Без жилья осталось более 800 тыс.
человек.
Только однажды очевидец, находившийся в
Какую силу надо приложить, чтобы изогнуть стальные рельсы? Для настоящего землетрясения это пустяковая работа, оно
даже горы с места сдвигает, а уж сбросить с рельсов поезд — дело нетрудное. На этом рисунке с натуры после
землетрясения 1892 г., которое произошло на границе современных Пакистана и Индии, наиболее интересно то, что
рельсы изогнуты только в очень узкой полосе, как раз там, где произошло смещение горных пород.
262
Внутренние силы Земли
самой сотрясаемой области, записал свои слова на
магнитофон. Это было во время землетрясения на
Аляске, которое вошло в историю как «землетря-
«землетрясение Страстной пятницы». День 28 марта 1964 г.
называют здесь «траурной пятницей». Диктор ра-
радиостанции сидел перед включённым магнитофо-
магнитофоном. Поразительно, что он не потерял самооблада-
самообладания, а магнитофон продолжал работать. Вот что
сохранила для истории магнитофонная лента:
«Эй, кто это там?! Ну и ну! Ух ты, ничего себе!
Ого — ой, ой! О Господи, да это же землетрясение!
Ого! Точно, землетрясение! Ух, ещё раз! О чём-то
таком мне приходилось читать, — не часто здесь
бывает, и вот — на тебе! — прямо сейчас! Боже,
всё поехало — все эти штуки в ящиках сорвало с
места!.. Ой! Страх-то какой, Господи! Чёрт, скорей
бы этот дом перестал так шататься! Ничего такого
у меня в жизни не было! И не похоже, что это
когда-нибудь кончится... — о-о-о-о, — всё ша-
шатается, — будто кто трясёт. Постой-ка, я лучше
поставлю телевизор на пол. Ну, я скажу, чертовски
страшно, а оно всё трясёт, честное слово. Инте-
Интересно, выберусь я отсюда? О Боже! Ей-богу, хуже
мне никогда в жизни не было! Может, уже
кончается? Дай Бог, чтобы этого больше не было.
Уф! Честное слово, весь дом шатается, как будто
кто-то взял его за шиворот и трясёт. Интересно,
цела ли ещё радиовышка? Передатчик упал, но я
не думаю... ох, меня трясёт, как лист... не думаю,
i
1 000 000
100 000
10 000
1 000
100
Мессина Кансу9
Италия
Канто
ч
о Сан-Франциско
Кансу
о Пакистан
м
о Турция
Марокко
?ПИ|
Ml
%
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960
Считается, что число жертв землетрясений
в мире ежегодно в среднем составляет около 10 тыс. человек.
Но год от года оно резко изменяется. Наиболее страдают от
землетрясений страны с низким уровнем жизни и районы с
высокой плотностью населения. В XX. в. это
страны Центральной Азии, Центральной и Южной Америки,
а также Япония. Красная линия — кривая среднегодовых
людских потерь, вертикальные синие линии — отдельные
наиболее чувствительные землетрясения.
ЖЕРТВЫ ПОДЗЕМНОЙ СТИХИИ ^
Л ревнив легенды о жестоких чудовищах, которые
ежегодно требуют дань в виде прекрасных девушек и
юношей, актуальны и поныне. Такими чудовищами вполне
можно считать землетрясения. На нашей планете от ■}
землетрясений ежегодно гибнет в среднем около 10 тыс. 2
человек. По сравнению с числом жертв транспортных щ
аварий, казалось бы, немного. Но это поверхностное Щ
суждение. Бывают годы, когда сейсмические катастрофы
уносят сразу 100 тыс. и даже 200 тыс. человек. В XX сто-
столетии так было в 1908 г. в Италии, в 20-х гг. — в Китае и
Японии, в 1976 г. — снова в Китае. Люди гибнут в основном
под обломками рушащихся зданий, но нередко бывает,
к жертвам приводят сопутствующие пожары в больших
городах, обвалы и оползни в горной местности, после-
последующие волны цунами на морских берегах, а также не-
необычные холода, эпидемии и др.
Примерно за последние 100 лет насчитывают свыше 150
землетрясений с числом погибших в каждом более 500 че-
человек. Из них большая часть приходится на Иран, Китай,
Турцию.
Значит ли это, что в названных странах чаще всего
возникают сильнейшие землетрясения? Подумайте, прежде
чем читать дальше. Утвердительный ответ на этот вопрос не
будет правильным. Почему? Да потому, что число жертв
зависит не только и не столько от силы землетрясения
(интенсивности колебаний на поверхности), сколько от
плотности населения в поражённой местности,
сейсмостойкости построек, оперативности спасательных
мер и других факторов.
Возьмём, например, два одинаковых по силе
землетрясения: в 1988 г. в Армении и в 1989 г. в Кали-
Калифорнии — оба с магнитудой 7. При первом погибло не
менее 25 тыс. человек, при втором — 65 человек. Boo6i
в бывшем СССР за 50 лет пс -ибло от
землетрясений свыше 200 ть с. человек, а в
США — 500 человек.
Конечно, человеческие жизни — глав-
главная ценность. Но подсчёт ущерба от
землетрясений включает число раненых и
пострадавших и, конечно, прямой и
косвенный материальный ущерб.
Так вот, при Калифорнийском
землетрясении 1989 г. 14 тыс. человек
стали бездомными, при Спитакском
(в Армении) — от 340 тыс. до 500 тыс.
Прямые материальные убытки от обоих
землетрясений считались примерно одина-
одинаковыми, но вот косвенный ущерб в Армении
оказался на порядок больше. Причина? Глав-
Главная, видимо, — в уровне цивилизации
И ещё один важный вопрос: снижается,,
растёт или остаётся неизменным число
жертв при землетрясениях? И тоже не
спешите с ответом. Казалось бы, по мере
развития цивилизации, совершенствования
строительной индустрии, ужесточения ан-
антисейсмических норм число жертв и ма
альный ущерб должны снижаться. Но этого,
увы, не происходит. И не потому, что
усиливается сейсмическая активность, как
некоторые думают. А потому, что прогресс
охватывает в основном высокоразвитые
страны, а основная масса населения по-прежнему
сосредоточена в слаборазвитых или развивающихся. Там
строительство традиционно, и нормы очень редко
выдерживаются. И вообще население в сейсмоактивных
областях драматически растёт, как растёт число уязвимых
сооружений и опасных производств без соответствующих
мер защиты и предупреждения бедствий. Вот почему
ЮНЕСКО объявила 1990—2000 гг. десятилетием борьбы со
стихийными бедствиями.
ТонгшанО
Перу
1970 1980
1
263
Энциклопедия для детей
Развалины скотоводческой фермы в Алайской долине на
границе Памира и Тянь-Шаня. Это типичная картина
8-балльных сотрясений относится к последствиям
малоизвестного землетрясения 1978 г.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И...
|- ДЕРЕВЬЯ
Явкое отношение к землетрясениям имеют деревья?
Оказывается, деревья, их жизнь, болезни и смерть
могут быть очень тесно связаны с землетрясениями.
Самый простой пример — поведение деревьев при
толчках. Даже при слабых сотрясениях, баяла в 3—4,
кроны деревьев могут колебаться и листья шелестеть,
хотя на земле может быть ничего не заметно. А при
9 баллах и более деревья нередко гнутся до земли то в
одну, то в другую сторону. При самых сильных
землетрясениях огромные деревья могут вырываться из
земли и даже выбрасываться («катапультировать») в
воздух.
Гораздо чаще деревья гибнут из-за крупных камне-
камнепадов, оползней или снежных лавин, возникающих при
сильных землетрясениях. В результате образуются целые
полосы-«залысины» на склонах гор. Такие проплешины
сохраняются десятки лет после землетрясений. В XIX в. на
Аляске, например, целый массив леса «слизала»
огромная волна, возбуждённая сейсмическим толчком в
заливе Литуйя.
Совершенно невероятный случай произошёл в 1906 г.
в Калифорнии. Там разразилось настолько сильное
землетрясение, что о нём до сих пор помнят жители
этого штата, если не всей Америки. При зтом
землетрясении произошло уникальное явление, а именно:
земля разорвалась на протяжении нескольких сотен
километров. По выражению геологов, это «вспоролся»
тектонический «шов». В данном случае разрыв об-
обнаружился вдоль крупнейшего разломе под названием
Сан-Андреас. И местность по разные стороны гигантского
разлома сдвинулась на несколько метров — произошло
сдвиговое смещение «крыльев» разлома.
После землетрясения места наибольших разрушений
пригласили осмотреть знаменитого нидерландского бота-
ботаника Хуго де Фриза. Геологи показывали ему разор-
разорванные горные пласты и смещённые долинки ручьёв,
тропинки и изгороди, разъехавшиеся на несколько
метров. Ботаническое «светило» только недоверчиво пока-
покачивало головой и вежливо улыбалось. Но кому-то из
сопровождавших пришла в голову счастливая мысль. Бо-
чтобы он совсем сломался. Боже, такое запросто
может свалить вышку. Я ничего не передам в эфир,
ни на какой волне, даже и думать нечего.
Посмотрим, может, какая-нибудь станция рабо-
работает. Нет, никакая. Наверное, приёмник всё-таки
в порядке... Я ведь включил его и начал говорить,
когда это началось! Честное слово, весь дом
трясётся, как лист на ветке! Все двери открыты,
посуда вывалилась из буфетов, и всё болтается
туда-сюда. Господи, только бы этого больше
никогда не было...»
Диктор радиостанции пережил это страшное
землетрясение вместе с тысячами жителей Анко-
риджа, столицы Аляски, и оставил свои впечат-
впечатления о толчке в 10 баллов. Населению Аляски
повезло в том отношении, что эпицентр оказался в
море, а очаг землетрясения — глубоко под дном
океана. Кому доведётся когда-нибудь побывать в
Анкоридже, тот сможет сам «увидеть земле-
землетрясение». В городе создали «парк землетря-
землетрясения»: сохранили трещины в земле, вздыбленные
слои грунта, покривившиеся деревья.
Теперь мы имеем представление о том, что
может случиться в эпицентральной области силь-
сильнейшего землетрясения. Ясно, что в эпицентре
очень сильного землетрясения (8 и 9 баллов)
разрушения и нарушения рельефа хоть и не
бывают такими громадными, но тоже очень
значительны и ведут к катастрофическим по-1
следствиям. Людей охватывает ужас, большинство
зданий обычной конструкции рушится. Реки могут
покинуть свои русла, возникают озёра, обвалы,
оползни и трещины.
Сатирики Илья Ильф и Евгений Петров описали
в своём произведении «12 стульев» Ялтинское
землетрясение в Крыму, правда довольно гро-
гротескно. Вот что сказано о крымских похождениях
Остапа Бендера в погоне за стульями: «...Раздался
третий удар, земля разверзлась и поглотила
пощажённый первым толчком землетрясения и
развороченный людьми гамбсовский стул». Мо-
Можете посмеяться над концессионерами, но не
принимайте этот эпизод как вполне реальный.
11 сентября 1927 г. в Крыму действительно
произошло сильное землетрясение, эпицентр кото-
которого располагался примерно на 30 км южнее
берега, в Чёрном море. В Ялте, где концессионеры
охотились за стулом, сотрясения от главного
ночного толчка не превысили 8 баллов. Действи-
Действительно, обваливались скалы в горах и возникали
трещины, но в эти трещины едва вошла бы ножка
или спинка стула. Утром, при третьем толчке,
достигшем 6—7 баллов, трещины, вероятно,
только слегка раскрылись. А вот впечатления
жителей Ялты, очевидцев того же землетрясения:
«Слышались продолжительный подземный гул и
грохот, постепенно усиливавшийся, ощутились
три значительных толчка с последующим колеба-
колебанием почвы в течение 8—10 с; в домах двигалась
мебель, дымовые трубы на некоторых крышах
повреждены, в стенах возникли трещины; кое-где
обвалилась каменная ограда; в окрестных горах
264
Внутренние силы Земли
произошли обвалы, в родниках замечено увели-
увеличение притока воды».
Впрочем, Остап Бендер допускал ради красного
словца и 50-балльное землетрясение. Он явно не
знал, что и 11—12 баллов достаточно, чтобы
уничтожить творения рук человеческих.
Как определить силу землетрясения, если
очевидцев не оказалось или все они погибли?
Шкала интенсивности, которую разработали сейс-
сейсмологи, предусмотрела разные случаи и разные
признаки. Используются в основном четыре груп-
группы признаков: ощущения людей, перемещение
предметов, степень разрушения строений и, на-
наконец, изменения природы.
Для самых сильных землетрясений — 10, 11 и,
наконец, 12 баллов — используют в основном
следы на местности. Для сильных землетрясе-
землетрясений — от 7 до 10 баллов — больше сведений
поступает о повреждениях и разрушениях домов,
мостов и т.п., ну а об умеренных и слабых
землетрясениях от 3 до 7 баллов обычно судят по
поведению людей и перемещениям предметов.
Лучше всего, конечно, использовать все четыре
группы признаков. Опираться в определении силы
толчков только на ощущения и рассказы людей
ненадёжно. Очевидцы, особенно неопытные, обыч-
обычно преувеличивают силу землетрясения. Поэтому
сейсмологи опрашивают многих и стараются
выяснить действия людей и перемещение пред-
предметов вокруг.
И всё же оценок порой недостаточно. Главный
недостаток такой шкалы интенсивности в том, что
• инженеры и строители не могут её использовать.
Им нужны физические данные о колебаниях —
ускорение, период колебаний, амплитуды, спект-
спектры. Поэтому одновременно разрабатываются шка-
шкалы, в которых удаётся соединить оценки в баллах
с физическими величинами, определяемыми с
помощью инструментов.
танина привезли к дереву, корни которого по разрыву
оторвались и переместились по горизонтали на несколько
метров. «Наконец-то я вижу настоящие ботанические
свидетельства!» — возбуждённо вскричал знаменитый бо-
ботаник. После этого он поверил всем объяснениям и с
энтузиазмом принялся измерять и записывать увиденное.
Случаи разрыва деревьев, конечно, встречаются
редко. Но деревья, оказывается, в том случае, если
письменных источников недостаточно, могут помочь
определить, когда в данной местности раньше возникали
землетрясения. Именно в Калифорнии, где сохранились
знаменитые секвойи возрастом до 2—4 тыс. лет, ботаники
позднее начали разрабатывать специальный
дендрохронологический (от греч. «дендрон» —
«дерево» и «хронос» — «время») метод. По толщине и
степени деформации древесных колец в поперечном
срезе можно определить, в какие годы дерево испытало
сильные деформации и резкие изменения условий питания
из-за сильнейших сейсмических воздействий. Пилить
дерево для этого не нужно, существуют специальные
микробуры. Таким образом удалось определить крупные
сейсмические события за последние несколько сотен лет.
Но и для определения времени гораздо более ранних
землетрясений деревья могут быть полезны. В этом слу-
случае — уже мёртвые. Когда при землетрясении в лесистой
местности сходят оползни или каменные лавины, они
могут схоронить под собой и сорванные древесные
стволы. Если специалисту посчастливилось обнаружить
такие захороненные древесные остатки, он может отдать
их на радиоуглеродный анализ и определить время
гибели дерева, а значит, и время землетрясения (если
только удастся доказать, что именно оно было причиной
гибели дерева). Например, удалось выяснить, что на
Южном берегу Крыма кроме известных разрушительных
землетрясений XV в. и 1927 г. было ещё землетрясение,
поразившее эту райскую местность 3 тыс. лет назад.
Этот метод теперь широко используется во всём мире,
и немало землетрясений удаётся «воскресить» а
дописьменной истории Земли с помощью погибших
деревьев.
Щ
Существующие шкалы оценки силы
землетрясений несовершенны,
и поэтому учёным не всегда удаётся
точно указать балл происшедшего
землетрясения. Журналисты же вообще
часто путают разные шкалы и вносят
ужасную путаницу в умы обывателей.
265
Энциклопедия для детей
ПОЧЕМУ
СОТРЯСАЕТСЯ
ЗЕМЛЯ
Долгое время процессы, происходящие при земле-
землетрясении в его очаге на большой глубине, оста-
оставались загадкой. В таинственные глубины Земли
«проникали» или фантасты, или учёные. И те и
другие — мысленно. Следуя за фантастами, можно
найти и устаревшие, ошибочные, и опередившие
своё время предположения. Следуя за учёными,
можно узнать, что известно современной науке.
На глубину в сотни метров можно спуститься
вместе с исследователями пещер — спелеологами,
на глубину в несколько километров — только с
шахтёрами. До 7—10 и даже 15 км опускаются
буровые снаряды сверхглубоких скважин. «За-
«Заглянуть» глубже можно только с помощью
геофизических приборов. А древние, рассуждая о
«натуре», проникали в Землю, мысленно по-
погружаясь внутрь по путям, которыми вещества
(воздух, пламя, лава) выходили из Земли. Не
удивительно поэтому, что и землетрясения в
древности связывали с этими стихиями.
Если обратиться к научным трактатам — от
древнегреческого мыслителя VI в. до н.э. Арис-
Аристотеля до сочинений начала XIX в., — то в них
можно найти водяную (или воздушную) теорию
возникновения землетрясений. Смысл её состоит в
том, что внутри Земли существуют огромные
разветвлённые пустоты, по которым циркулируют
вода или воздух. Они при сильных движениях
(прорывах) производят сотрясение перекрыва-
перекрывающей оболочки. Не случайно в греческой ми-
мифологии бог Посейдон — владыка морей — был и
«земледержателем», и «колебателем Земли».
В XIX в. представления о подземных пустотах
ещё оказывали большое влияние на умы учёных,
так что самые передовые из них были уверены, что
землетрясения происходят при обрушении в под-
подземных полостях. В XVIII и XIX вв. также
развивалась гипотеза о связи землетрясений с
подземным огнём, т.е. с извержениями вулканов.
В конце концов пришлось признать, что они могут
возникать и тем, и другим, и ещё третьим
Так представил ужас разрушительного землетрясения 1805 г., поразившего тогдашнее Неаполитанское королевство,
итальянский художник начала XIX в. (гравюра на меди). Особенно выразительны фигуры людей, гибнущих в огромных
трещинах. Эти трещины не отражают собственно геологических процессов в недрах, а возникли за счёт встряхивания
относительно рыхлых, насыщенных водой грунтов.
266
Внутренние силы Земли
способом, а именно при разрыве горных пород
далеко от подземных пустот и вулканов. До XX в.
всё ещё считалось, что наиболее распространены
обвальные и вулканические землетрясения. Но
теперь в любой книге по сейсмологии сказано о
том, что практически все сильные и 99% слабых
толчков относятся к категории тектонических, т.е.
возникающих за счёт резкого смещения горных
пород по разрывам.
ПОНЯТИЕ ОБ ОЧАГЕ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Что же называют очагом землетрясения? Очаг —
это то пространство внутри Земли, где сдвигаются
и разрушаются горные породы и откуда излуча-
излучаются сейсмические волны. Это действительно
центр того события в жизни Земли, которое назы-
называется землетрясением. Почему его называют оча-
очагом? Наверное, потому, что с незапамятных времён
для племени и семьи очаг, где горел огонь, всегда
был средоточием, источником, центром жизни. И
на протяжении очень многих столетий считалось,
что источником землетрясений был подземный
огонь (очаг). Недаром сейсмический очаг по-бол-
по-болгарски так до сих пор и называют — «огнището»,
а по-украински — «огнище».
Очаг землетрясения — это некий объём горных
пород, пространство внутри Земли, в котором
можно найти и геометрический центр сотрясения,
и точку начала сдвижения, разламывания горных
пород — гипоцентр (от греч. «гипо» — «под»,
«внизу»). Если кто-то хочет сказать по-научному,
что находится в самом центре событий, то
выражение «в гипоцентре событий» будет более
правильным, чем «в эпицентре событий».
Может ли человек оказаться в очаге земле-
землетрясения, который располагается глубоко под
землёй? И всё же оказаться в очаге можно, даже
не спускаясь в глубокую шахту. Всё дело в том, что
некоторые очаги столь велики, что сами себя
обнаруживают, позволяя понять, что же проис-
происходит там, где действуют недоступные человече-
человеческому глазу силы.
Вспомним уступ, который образовался и сдви-
сдвинул дорогу в Японии. Подобные явления много раз
наблюдались в Калифорнии, Центральной Азии,
Австралии, Индии и других местах. В Армении
при Спитакском землетрясении 1988 г. разрыв
протянулся на несколько десятков километров, а
смещения по нему достигли 2 м. Всё это как раз и
считается выходом на поверхность тех самых
разрывов, которые возникли в очаге и с молние-
молниеносной быстротой вспороли, как бы взрезали
ножом доверху, земную кору. Но чаще очаги
оказываются замаскированными в толще горных
пород.
Поэтому встретить человека, побывавшего в
очаге, можно. Но вот в гипоцентре не побывал ещё
никто. Сейсмический разрыв земной коры может
выходить на поверхность, но зарождается он всегда
На первый взгляд на фотографии изображён кусок
обычного камня. На самом деле это не камень, а горная
порода алевролит (т.е. затвердевший суглинок). Главное
же — на нём сохранилась плоскость скольжения, та
самая плоскость, по которой при землетрясении один
блок двигался относительно другого. На плоскости
остались следы такого движения в виде гладкой
блестящей поверхности, которая изборождена мелкими
штрихами. Они-то и могут указать точное направление, а
иногда и величину сейсмической подвижки. Борозда
посередине, как шрам от удара саблей, на самом деле
даёт след движения какого-то очень твёрдого
осколка, процарапавшего отполированную поверхность
в процессе движения блоков. \
на глубине. Очень редко глубина не превышает
3—5 км, чаще — 10—15 км, иногда десятки, а
бывает, даже несколько сотен километров. Глубо-
Глубокие разрывы так и не выходят из недр Земли.
Отдельный разрыв — это, конечно, упрощённая
схема того, что происходит в очаге землетрясения.
Чаще движение происходит по нескольким плос-
плоскостям, которые или параллельны, или располага-
располагаются под углом друг к другу. Смещения могут
различаться по величине и, что особенно сущест-
существенно, по направлению. Например, если разрыв
мгновенный и плоскость его изобилует неров-
неровностями, возникающие колебания будут очень
резкими и при землетрясении возникает сильная
тряска. Но бывает, что земля вспарывается
несколько медленнее обычного, колебания при
этом возникают довольно продолжительные и
землетрясения будут вялыми, «мягкими».
Известно, что в недрах Земли сосредоточены
такие огромные силы, что они двигают не только
отдельные массивы горных пород, но целые
материки или литосферные плиты толщиной в
десятки или сотни километров. Движение это
постоянное, но очень медленное. В горных поясах
267
Энциклопедия для детей
ных
и вблизи них внутриземные напря-
напряжения нарастают и растут до тех пор,
пока не превысят сопротивление гор-
пород или силу трения на поверхности
какого-либо существующего разлома. Чтобы «пе-
«переполнить чашу терпения» каменного монолита,
иногда достаточно «капли» в виде незначительного
дополнительного воздействия — например, при-
приливной волны, изменения атмосферного давления,
отголосков далёкого землетрясения или даже
сильного дождя. В подготовленном месте горные
породы разрываются и смещаются. В результате
напряжение ослабевает, или, как говорят сейс-
сейсмологи, «сбрасывается». Но главное, что в этот
момент выделяется огромная энергия. Она рассеи-
рассеивается в разные стороны или направленно от
трещины-разрыва в виде сейсмических волн,
которые колеблют землю и повреждают или
разрушают творения природы и постройки, создан-
созданные человеком.
Давайте немного разберёмся. На глубине 5 км
температура горных пород составляет 500° С, а
давление больше, чем 1 т на 1 см2. Представляете,
что будет, если, например, всю мебель из квартиры
нагрузить на маленький квадратик Ax1 см) пола?
Весьма стилизованные представления средневекового
итальянского художника о землетрясении. Если бы он сам
пережил столь страшное событие, вряд ли изображённые
им людские фигуры оставались бы на ногах и в
сравнительно спокойных позах. Такую картину
использовать в качестве документа нельзя.
Если такое давление при указанной температу-
температуре прилагать долго (как это и бывает в земной ко-
коре), то даже гранит потечёт, т.е. из хрупкого станет
пластичным. А это значит, что он уже не будет
трескаться. А как же в таком случае возникают на
глубине разрывы и землетрясения? Может быть,
правы древние философы, считавшие причинами
землетрясений прорывы лавы, обрушения внутри-
земных пустот, вспышки подземного огня?
Современная наука отвечает на этот вопрос
иначе. Специальные исследования пород из сква-
скважины глубиной 8—12 км доказывают, что на
глубине есть трещины и поры, частично заполнен-
заполненные жидкостью и газом. Сжатие в них сильно
ослаблено, возможно, они даже немного растяги-
растягиваются. Напряжения распределены неравномерно,
что создаёт условия для растрескивания.
На глубинах до 5 км обычно возникают только
слабые толчки, потому что не хватает объёма
горных пород, чтобы накопить большую энергию.
Правда, бывают исключения, когда на небольшой
глубине зарождаются разрушительные землетря-
землетрясения, подобные Спитакскому. А самые мощные
землетрясения зарождаются глубоко, и их очаги
захватывают огромные объёмы земной коры до
глубины 40—60 км. И именно на больших
глубинах, где может скопиться значительная
энергия, разрывы и зарождаются.
Это объясняет, почему даже при очень сильных
землетрясениях очаговые разрывы в виде трещин
и уступов редко выходят на поверхность. С
глубины 10—15 км они ещё могут прорваться, но
с глубины 20—40 км и более это им уже не под
силу. Если добавить, что разрывы в земле могут
быть наклонными и даже почти горизонтальными,
то станет понятно, почему так редко можно
встретить человека, побывавшего в очаге.
КАК ИЗМЕРЯЮТ СИЛУ
УДАРА НА ГЛУБИНЕ?
В путешествии по поверхности Земли речь шла о
силе землетрясений, а спустившись в недра, мы
переходим к таким понятиям, как напряжение и
энергия. И это не случайно. Ведь на поверхности
можно качественно оценить воздействия сейсмиче-
сейсмических волн и сравнить их между собой, пользуясь
12-балльной или другими специальными шкала-
шкалами. А как измерить и сравнить по силе земле-
землетрясения там, где зарождаются сейсмические вол-
волны, т.е. в очагах? Ни заглянуть туда, ни поставить
приборы в очаге невозможно. Внутри Земли гор-
горные породы сотрясаются значительно слабее, чем
наверху. Гораздо важнее узнать, какая же энергия
выделяется при том или ином землетрясении. Вот
мы и подошли вплотную к очень непростому вопро-
вопросу, в котором путаются многие. В газетах, по радио
и телевидению часто сообщают примерно так:
«Вчера в 17 ч 30 мин по местному времени произо-
произошло сильное землетрясение на Филиппинах. Сила
землетрясения составила 6,5 баллов по шкале Рих-
Рихтера. Имеются жертвы и разрушения». В такой
268
Внутренние силы Земли
информации есть явная путаница. Дело в том, что
Чарлз Рихтер — крупнейший американский сейс-
сейсмолог — усовершенствовал шкалу оценки земле-
землетрясений. Только измеряют ею совсем не то, что
ощущается наверху, и не в баллах. Шкала Рихтера
имеет дело с энергией землетрясений, выделяю-
выделяющейся в очаге. Чтобы объективно сравнивать зем-
землетрясения друг с другом, строго оценивать про-
процессы в очаге и выяснять жизнь земной коры и
глубоких оболочек Земли, надо иметь шкалу не в
баллах, а в физических единицах. В первой поло-
половине XX столетия сейсмологи нашли способ опре-
определения энергии отдельного землетрясения, выде-
выделившейся в его очаге, как бы глубоко и далеко он
ни находился. Они взяли для удобства не сами
величины колебаний, которые записываются на
ленте сейсмографа, а их десятичные логарифмы.
Получилась физическая шкала в единицах от 1 до
9 с подразделением на десятые доли. Условная
единица этой шкалы называется магнитудой (от
лат. magnitudo — «величина»). Шкала проста и
удобна в обращении, потому быстро и прочно во-
вошла в употребление у сейсмологов. Надо только
помнить, что магнитуда — это не сама энергия
землетрясения, а величина, пропорциональная ей.
Теперь если, скажем, где-нибудь на Филиппин-
Филиппинских островах, или в глубинах Тихого океана, или
в азиатских пустынях произошло сильное земле-
землетрясение, то через полчаса-час сейсмологи во
многих странах мира уже знают его магнитуду (и
таким образом оценивают энергию). Поскольку
существует тесная связь между магнитудой, глуби-
глубиной очага и интенсивностью в баллах, то и их
можно оценить теоретически, не выходя из
кабинета. Но заметим: оценить, а не установить,
т.к. местные отклонения могут оказаться довольно
значительными.
Если нам сообщают, что сила землетрясения
5 баллов, это означает, что никаких повреждений,
а тем более жертв, нет. А при магнитуде 5 ещё
неизвестно, какие были сотрясения и повреж-
повреждения. Например, известное Ташкентское земле-
землетрясение 1966 г. имело магнитуду 5,3 и при этом
сотрясения достигли 8 баллов, так что центральная
часть города оказалась разрушенной. Но на многие
землетрясения с такой же магнитудой жители в
других краях могут почти не реагировать. Всё дело
в том, что очаг Ташкентского землетрясения
оказался на глубине всего 8 км, да ещё под центром
города. А будь он на глубине 15—25 км, подземные
толчки вызвали бы только панику среди жителей.
Очень важно также знать, что при увеличении
магнитуды на единицу энергия землетрясения
возрастает в 30 раз. Вот маленькая задачка.
Ташкентское землетрясение 1966 г. имело магни-
магнитуду 5,3, а Рачинское 1992 г. в Грузии — 7,1.
Определите, во сколько раз больше энергии
выделилось при втором землетрясении, если сила
обоих оказалась одинаковой — 8 баллов. Ответ:
чуть ли не в 900 раз. При каждом землетрясении
выделяется колоссальная энергия, исчисляемая
миллионами, миллиардами и даже триллионами
эргов (от греч. «эргон» — «работа»;
единица измерения работы, энергии и
количества теплоты; 1 эрг = 10"' Дж).
Самое слабое землетрясение, которое могут
зарегистрировать сейсмографы, даёт 2 • 104 эрг;
едва ощутимое людьми с магнитудой около 3
высвобождает энергию 2-Ю10 эрг. Разрушительное
землетрясение с магнитудой порядка 7, подобное
Спитакскому 1988 г. в Армении, излучает
2 • 1016 эрг. А энергия самого сильного из заре-
зарегистрированных приборами землетрясений с маг-
магнитудой 8,9 была равна 2 • 1018 эрг.
Вот какую энергию выделяет Земля, всего лишь
ослабляя напряжения в своей каменной оболочке!
Накопление и последующее высвобождение
огромной энергии не могут произойти в малых
объёмах пород. Чем больше энергия землетрясе-
землетрясения, тем больше объём очага, и наоборот.
Очаги крупнейших землетрясений могут дости-
достигать в длину 500—700 км. Если Русская равнина
была бы высокосейсмичной, то такой очаг про-
протянулся бы от Москвы до Санкт-Петербурга. Как
всё-таки повезло её жителям, что Сейсмос обошёл
вниманием обширные пространства между Чёр-
Чёрным и Белым морями. Гораздо меньше повезло
КОГДА ЭТО НАЧАЛОСЬ?
Можно ли узнать, когда не Земле произошло самое
первое землетрясение? Во веяном случае, можно
попытаться.
Существуют письменные свидетельства у разных
народов. Древние греки оставили нам литературные па-
памятники по крайней мере с середины I тыс. до н.э. По ки-
китайским хроникам удалось составить каталог
землетрясений за последние 3 тыс. лет.
Сообщения о землетрясениях археологи и лингвисты
обнаружили на глиняных табличках древних ассирийцев.
Подземные бури были известны и древним шумерам, что
отражено в древнейших, восходящих к III тыс. до н.э. ска-
сказаниях о Гильгамеше, записанных тоже на табличках.
А как узнать, были ли землетрясения ещё раньше? Г;
помогают археологические раскопки и специальные
исследования. Археологи нередко обнаруживают следы
сейсмических разрушений. Яркий пример — гибель
минойской цивилизации на острове Крит в середине II тыс.
до н.э.
В целом ряде пещер находят древние обвалы сводов и
даже скелеты людей, придавленных во время
землетрясений. Некоторые из останков относятся к
палеолиту, т.е. события происходили десятки тысяч лет
назад.
Когда за дело берутся геологи, они могут обнаружить
следы ещё более древних землетрясений. Сейчас
существует даже такая наука — палеосейсмогеология.
Чаще всего можно установить следы древних
землетрясений в горных районах. Учёные теперь могут
определить не только точное место катастрофы, но и её
силу, и приблизительное время. Отдельные следы
землетрясений сохраняются а горных породах, возраст
которых равен десяткам и даже сотням миллионов лет.
Наверное, землетрясения начались на Земле тогда, ког,
возникла сама Земля.
\
269
Энциклопедия для детей
БЫВАЮТ ЛИ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ НА ЛУНЕ?
^Землетрясения могут быть только на Земле. А
*J сотрясения спутника Земли — Луны — должны на-
называться, вероятно, лунотрясениями.
Первый лунный сейсмометр был установлен амери-
американцами 20 июня 1969 г., и этот день можно считать
днём рождения лунной (или даже внеземной)
сейсмологии. Вскоре в местах высадки астронавты
установили сеть небольших, но очень чувствительных
сейсмографов (приборов для записи сейсмических коле-
колебаний), которые вскоре уловили толчки и колебания
поверхности Луны. Сейчас имеются свидетельства
десятков лунотрясений, исходящих из её недр, не
говоря о десятках сотрясений от метеоритных ударов и
ударов ранет. Сейсмичность Луны проявляется в тектони-
тектонических толчках (как на Земле). Сейсмические толчки
вызываются также колебаниями силы тяжести
(происходящими из-за изменения расстояния Луны от
Земли) и резкими суточными перепадами температур
(до 28СГ С). И хотя все эти сотрясения по сравнению с
земными очень слабы (зато сильны удары метеоритов,
на Земле случающиеся редко; см.ст. «Гигантские
метеоритные кратеры. Звёздные раны»), пунотрясения
представляют исключительно большой научный интерес.
Оказалось, что на Луне, как и на нашей планете, есть
пояса и узлы повышенной сейсмичности, но обнаружи-
обнаруживаются они только на видимой стороне. Почему? Ответа
пока нет. И зто только одна из очень многих загадок.
Ещё больше загадок таят в себе Марс и Венера. На
этих планетах, как оказалось, тоже происходят
сотрясения. Но по-настоящему их исследовать удастся
только следующим поколениям учёных.
Сотрясения в недрах Луны, Марса, Венеры
исследуются из чисто научного интереса. И немалого.
Они помогают лучше изучить внутреннее строение и
свойства нашего спутника и соседних планет. Для
современных учёных именно Луна, Марс, Венера служат
^лабораторией» для получения важнейших
сравнительных материалов, способствующих расшиф-
расшифровке сейсмических сигналов на Земле и решению прак-
практических вопросов земной сейсмологии.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ... В
ПОЭЗИИ
Именно стихами с давних времён выражали люди
самые сильные переживания и впечатления. Поэтому
нет ничего удивительного в том, что взрывы подземных
напряжений находили отражение в произведениях поэтов
всех времён и народов. Могут ли они оставаться
равнодушными свидетелями страшных событий, когда
незыблемая основа бытия — матушка Земля, будто
взбесившись, начинает вдруг сотрясаться или неистово
дрожать.
Ужасны минуты, когда привычные предметы
подпрыгивают или бросаются в сторону, а надёжные
стены домов шатаются и с грохотом падают и кажется,
что рушится мир. Часы же, проведённые в ожидании
повторной встряски, поистине ужасны. Вокруг на руи-
руинах — стоны и плач покалеченных, тела погибших и
рыдания оставшихся в живых родственников. Потом
наступают долгие месяцы скорби и оплакивания
погибших; люди разбирают завалы и понимают, что
необходимо начинать жизнь сначала.
В древневавилонских сказаниях, древнеиндийских
поэтических книгах «Махабхарата» уже упоминается
народам Китая, Монголии, Индии, Южной Аме-
Америки, Ближнего и Среднего Востока. Например,
Спитакское землетрясение в Армении выплес-
выплеснулось из очага длиной 30—40 км.
Итак, главное, что происходит в очаге, — это
разрыв и смещение горных пород, разрядка
прежде накопившихся напряжений и момен-
моментальное выделение огромной энергии, которая
рассеивается в виде сейсмических волн.
ВЕРХОМ НА
СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЕ
Кажется, мы задержались в очаге. Пора возвра-
возвращаться назад. Но как? Есть один очень быстрый
способ. Помните, как неугомонному барону Мюнх-
Мюнхгаузену довелось летать верхом на пушечных яд-
ядрах? Почему бы нам не оседлать сейсмическую
волну? Если землетрясение было очень сильным,
то можно попасть в любую точку земного шара —
на выбор. Нужно только верно выбрать направ-
направление и волну. Волны, исходящие из очага, бывают
продольные и поперечные.
Если оседлать продольную волну, как коня, она
будет на ходу раскачивать седока взад-вперёд, то
растягиваясь, то сжимаясь. Если взнуздать попе-
поперечную волну, то она устроит боковую качку и
будет пытаться сбросить седока в сторону. Правда
нам надо продержаться всего несколько минут,
даже если мы забрались в недра Земли где-то под
Азией или под Тихим океаном. Сейсмические
волны бегут со скоростью 3—8 км/с. На глубине
быстрее, наверху — медленнее.
Если хочется попасть к родным местам как
можно скорее, то лучше сесть верхом на про-
продольную волну. Она бежит чуть быстрее попе-
поперечной, что позволит выиграть несколько секунд.
Так ли это важно? Для нас — нет. Но сейсмологи
как раз этими секундами и дорожат. Для них
незначительная разница в скоростях продольных
и поперечных волн имеет очень большое значение.
Волны и названы соответственно: первичные — Р
(от англ. primary) и вторичные — S (от англ.
secondary). Долго специалисты не умели опре-
определять с точностью до долей секунды момент их
появления.
Сейсмические волны действительно бегут от
очага, как бегуны на длинную дистанцию, но
заранее известно, что продольные придут раньше.
Теперь у сейсмологов есть таблицы, по которым
определяют «время пробега», т.е. промежуток
времени, за который каждая волна проходит от
очага до сейсмической станции.
Вот почему сейсмологи не ждут, когда телеграф-
телеграфные агентства передадут сообщения с места
бедствия. Не выходя из кабинета, они по специаль-
специальной программе с помощью компьютеров уже через
полчаса-час могут сообщить, где и с какой силой
выплеснулась энергия подземной стихии.
Сейсмос просыпается, ворочается, вскакивает,
топчется в сковывающей его каменной оболочке,
270
Внутренние силы Земли
постепенно обессиливает, но всё ещё продолжает
конвульсивно вздрагивать, пока не засыпает снова
глубоким сном. Такой период может длиться
сутки, недели, месяцы, а иногда и годы. И всё это
время у сейсмологов, следящих за своим неуёмным
подопечным, масса хлопот. , •■ ■..
ЧТО ТАКОЕ ЦУНАМИ?
Слово «цунами» звучит для русского человека до-
довольно непривычно. Да и употребляется оно очень
редко. И ничего странного. Слово это пришло из
японского языка и означает «большая волна». Зна-
Знаменитый японский художник Хокусай на своей не
менее знаменитой картине в присущей японской
графике манере, отличающейся скупостью средств
и чёткостью линий, изобразил цунами. Огромная,
уже перекинувшая гребень волна заглатывает,
словно пасть чудовища, три лодки с едва разли-
различимыми гребцами. В просвете между волнами про-
просматривается белая коническая вершина Фудзи-
Фудзиямы — знаменитого «молчащего» вулкана Японии.
Картина эта в значительной мере символична. Ни-
Нигде в мире цунами не происходят так часто и не
порождают столько бедствий, как в Японии.
Цунами — это не обязательно брлыная волна и
не просто волна. Цунами не связаны с ветрами,
Окраина посёлка Северо-Курильск на одном из самых
северных островов Курильской гряды. Бетонные ворота
бывшего стадиона (на среднем плане) — это всё, что
осталось от посёлка после колоссальных волн цунами,
набросившихся на берег в результате крупного
землетрясения 1952 г. в прилегающей части дна Тихого
океана. Цунами такой громадной высоты (до 30 м/,
конечно, возникают редко. Но волны цунами высотой до
нескольких метров на Тихоокеанских берегах один раз
в несколько лет происходят обязательно. Чтобы стать
причиной огромных разрушений и человеческих жертв,
достаточно цунами высотой 2—3 м, как, например,
4 октября 1994 г. на южных островах Курильской гряды
и японском острове Хоккайдо.
буйство подземной стихии. Конечно, по мнению древних,
всё происходило по воле Владыки Вселенной:
... верховный бог богов... владыка взревел великим рёвом...
миры ему откликнулись и все десять сторон света.
Потряслись все миры отзвуком того рёва.
Гомер в «Илиаде» и «Одиссее* не мог не описать
вспышки гнева Посейдона — владыки морей и нолеба-
тепя Земли: «...Отец бессмертных и смертных грянул
над ними; а долу под ними потряс Посейдон».
В эпосе большинства народов мы находим поэтиче-
поэтические описания земных потрясений, дававших пищу фан-
фантазиям и догадкам, откуда и пошли различные предания
и поверья. Некоторые из легенд и сказаний могут не
только представлять интерес для истории культуры, но и
сослужить службу современной сейсмологии. Так,
предания индейцев запада Северной Америки,
изложенные в произведении Генри Лонгфелло «Песнь о
Гайавате», помогли установить, что в прошлом в
Скалистых горах было сильное землетрясение:
Слоено град летели намни
С треском с Вавбика, утёса,
И земля окрест дрожала...
О некоторых древних землетрясениях можно узнать
только по поэтическим описаниям. Например, о
страшном землетрясении 1186 г. в Японии и вызванном
им цунами поведал его очевидец позт Камо-но Гзмей.
Знаменитый азербайджанский позт и мыслитель Низами
Гянджеви (XII в.) оставил нам поэтическое описание
сильнейшего, 10-балльного землетрясения в Южном
Азербайджане. Вот маленький отрывок из его поэмы:
Вся земля сотряслась, туч метнулась гряда,
Сотрясенье земли унесло города.
Закрутилась земля. Иль пришёл её срок?
Стал её кувыркать разыгравшийся рок.
Все оковы шбес разомкнуться смогли.
Свёл разгул сотрясенья суставы земли.
Заградил, в её жилах текучие воды,
Гор поранил хребет, в них закрыл он проходы.
Все глаза он подвёл тяжкой скорби сурьмою,
Целый мир он одел безнадёжности тьмою.
И позднее поэты не оставались безучастными к
сейсмическим бедствиям. Среди них были и Гёте, и
Вольтер. В XX в. узбекский поэт Гафур Гулям отклик-
откликнулся на Андижанское землетрясение 1902 г.; Владимир
Маяковский — на Крымское землетрясение 1927 г.;
Евгений Долматовский после Ашхабадской катастрофы
1948 г. написал поэму «В суровый час»; Иоле Станишич
отозвался поэмой «Раненая Черногория» на
землетрясение 1979 г.; несколько поэтов выразили горе
армянского народе, пострадавшего от землетрясения
1988 г.
Ещё на заре нашей эры великий географ древности
Страбон сказал: «Нельзя узнать от поэта точно все
подробности, да мы и не требуем от него научной
точности». Культура, создаваемая на протяжении многих \
тысячелетий, помогает человеку не только узнавать, но и '
осознавать, проникать в сущность явлений и осмысливать
себя а окружающем мире. И тут поэты незаменимы.
Например, поэт Н.М. Языков в стихотворении
«Землетрясение» A844 г.) писал:
Такты, поэт, в годину страха
И колебания земли
Носись душой превыше праха,
И ликам ангельским внемли.
271
Энциклопедия для детей
штормами, ураганами. Они возникают
и при тихой погоде. И потому оказы-
оказываются неожиданными и очень ко-
коварными. Зарождаются цунами на дне океана
(моря) в результате резких подвижек дна при
сильных землетрясениях, крупных подводных
оползнях, иногда при извержениях вулканов.
Длина таких волн обычно столь велика (по
сравнению с высотой), что в открытом океане на
кораблях их попросту не замечают. Но вот на
мелководье, когда такая волна подходит к берегу,
она сжимается, вырастает в высоту и уже
обрушивается на берег валами, а то и стеной воды
высотой до нескольких десятков метров. От такого
вала спасенья нет.
Многие знают, как трудно бороться с набега-
набегающими волнами во время купания! Эти волны
имеют высоту всего полметра. При высоте волн
около 1 м в воду войти уже нелегко. Но что же
тогда говорить о волнах высотой 5—10, а тем более
15—30 м?1 Такие волны, подобно разъярённым
зверям, набрасываются на берег, сметая всё на
своём пути. Корабли срываются с якорей и
выбрасываются на сушу подчас за сотни метров от
берега; причалы, дома, всё живое и неживое
попадает в неописуемый водоворот и перемалы-
перемалывается в нём до неузнаваемости.
Оставшиеся живыми очевидцы могут расска-
рассказать о виденном, только если они оказались на
высоких холмах и утёсах на берегу или если
находились на корабле вдали от берега. Обычно же
удаётся видеть только хаос на берегу после того,
как море возвратится восвояси.
Где же бывают цунами? Чаще всего цунами
обрушиваются на берега Тихого океана G5%). На
берега Атлантического океана и Средиземного
моря они низвергаются значительно реже, а берега
Северного Ледовитого океана с ними вообще не
знакомы. Очень важно заметить, что цунами
возникают далеко не при каждом даже очень
сильном землетрясении и вовсе не обязательно
вблизи места возникновения землетрясения. Не-
Нередко землетрясения зарождаются, например,
около берегов Южной Америки, а волна идёт через
весь Тихий океан и набрасывается на его запад-
западные — азиатские — берега.
Теперь существует специальная служба цуна-
цунами, которая предупреждает о возможном цунами
и времени его прихода. Действительно, хотя
скорость распространения цунами составляет мно-
К. Хокусай. «Большая волна — цунами». XIX в.
272
Внутренние силы Земли
гие сотни километров в час, но Тихий океан так
велик, что учёные имеют в запасе несколько часов,
чтобы сообщить об опасности жителям противо-
противоположного берега. Конечно, иногда случаются и
«ложные тревоги», но лучше перестраховаться и
уйти как можно дальше и выше от воды, чем
испытывать немилосердную судьбу.
В России наиболее опасны с точки зрения
цунами восточные побережья Камчатки и Куриль-
Курильских островов. Здесь разрушительные цунами за
последние 250 лет несколько раз демонстрировали
свою ярость и мощь. Уже первый исследователь
Камчатки знаменитый Степан Крашенинников
образно описал сильнейшее цунами 1737 г.
Цунами на Южных Курильских островах 4 ок-
октября 1994 г. — самый свежий пример. Зна-
Значительные цунами известны на берегах Чёрного
моря, на Байкале, но здесь они возникают довольно
редко.
Жизнь на берегу любого моря опаснее, но зато
намного привлекательнее, чем в глубине материка,
даже несмотря на угрозу цунами.
ного города обязали выселиться за его
пределы. Остановились заводы и фаб-
фабрики, полностью замерла жизнь, люди
со страхом ждали рокового часа. Однако ничего не
случилось, если не считать массовых треволнений
и огромных убытков.
Подобные случаи не единичны. Настоящих,
научно обоснованных прогнозов насчитывается
совсем немного, а удачные можно пересчитать по
пальцам. В 60—70-х гг. XX в. казалось, что
сейсмология накануне решительного прорыва.
Прогноз землетрясений уже значился в списке тех
открытий, с которыми человечество оставит
XX век. Теперь ясно, что решение проблемы
переносится в век XXI.
Вспомним, что разработка надёжного метода
прогноза погоды заняла около полувека. Но
прогнозирование землетрясений гораздо сложнее и
теоретически, и технически. Оказалось, что даже
очень плотная сеть станций, высокое качество
измерений и быстрота их обработки вовсе не
обеспечивают успеха. >
МОЖНО ЛИ
ПРЕДСКАЗЫВАТЬ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ?
Можно! Каждый год десятки людей предсказывают
землетрясения и предлагают собственные теории.
Подобные предложения идут обычно от экстрасен-
экстрасенсов, трактористов, механиков, любознательных
пенсионеров, реже — от людей, причастных к фи-
физике или океанологии. Но никогда — от серьёзных
исследователей-сейсмологов. Ни одно из таких
предсказаний не выдерживает научной проверки.
Нередко предсказатели просто безграмотны.
Если уж задавать сейсмологам действительно
важные, интересующие нас вопросы, то сформули-
сформулировать их надо так: «Разработана ли теория
прогноза землетрясений и можно ли реально
прогнозировать сейсмические события?»
Ответы могут быть разные. Вот самый корот-
короткий: «Теории прогноза пока нет, она разрабаты-
разрабатывается, но отдельные успешные опыты прогнози-
прогнозирования уже имеются».
Если же у сейсмолога найдётся время до
очередного сильного землетрясения, он может
ответить более подробно. А вначале расскажет
несколько историй.
Знаменитый древний город Тебриз (Тавриз) на
северо-западе Ирана много раз разрушался земле-
землетрясениями. Давным-давно астролог Ширази
A236—1311) предсказал одно из них. Но, как ни
старался он убедить жителей, ему не поверили.
Никто не ушёл из города, и 40 тыс. жителей
поплатились жизнями за неверие мудрецу. Про-
Произошло это примерно 700 лет назад.
Всего несколько лет назад власти одной средне-
среднеазиатской столицы, наоборот, поверили некоему
предсказателю настолько, что жителей миллион-
КАК УБЕРЕЧЬ ДОМ ОТ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ?
Не веяному домовладельцу или обитателю
многоэтажного дома стоит этим заниматься. Большая
часть городов, посёлков, деревень России находится в
областях несейсмичных. Повреждения и разрушения начи-
начинают возникать только при землетрясениях в 6—7 баллов.
Это зависит ещё и от того, из чего и как построен дом.
Если он из брёвен или бетона, ему и 9-балльные
землетрясения могут быть не страшны. Кирпичный или
прочный деревянный каркасный дом (т.е. дом, имеющий
каркас — остов — из деревянных брусьев) устоит при
8 баллах, хотя и получит повреждения. А вот дом из глины
или самана (необожженного кирпича с примесью резаной
соломы) сильно пострадает и при 7 баллах.
Существует специальный кодекс (правила) для архитек-
архитекторов и строителей с рекомендациями по строительству
различных сооружений в сейсмоопасных районах. Если эти
правила соблюдаются и качество постройки хорошее, то
всё в порядке — можно не беспокоиться. Если же нет...
Почему в Армении в i9S8 г. были столь велики
разрушения и многочисленны жертвы? Да потому, что
строили не по правилам и с очень низким качеством.
И всё-таки, если строить индивидуальный дом в
опасном районе, как быть!
Можно положиться на волю Всевышнего (или русское
яавось»); приобрести специальный талисман (амулет,
оберег), защищающий дом от катастрофы. Между прочим,
после разрушительного землетрясения в Египте в 1992 г.
подобные талисманы шли нарасхват (надо было бы
проверить этот способ во время землетрясения). А если
серьёзно, то нужно просто соблюдать правила анти-
антисейсмического строительства, которые хорошо известны
специалистам. Вот некоторые из них, самые простые: дом
должен быть соразмерный, без выступов, пристроек, ук-
украшений. Не следует ставить дом близко к воде. Место
для дома нужно выбирать не на склоне, а на ровном участ
ке, избегать ставить дом на глинистых грунтах, отдавая
предпочтение каменистым. А лучше вообще строить на
скале и подальше от обрывов. Делать прочный глубокий -.
фундамент, не жалеть цемента. И вообще качество,
качество и ещё раз качество — вот главная защита.
273
Энциклопедия для детей
Прогнозом называется заблаговре-
заблаговременное определение места, силы и
времени землетрясения.
Имеет смысл предсказывать только сильные
толчки — от 8 баллов и выше. Какой практический
смысл содержит публикация такого, например,
заключения учёных: «В течение ближайшего
полугода в Краснодарском крае возможно земле-
землетрясение силой свыше 5 баллов»? Точной оценки
нет, где именно — непонятно. Жители будут
взбудоражены, и полгода им придётся жить в
страхе. Никакой ценности такой прогноз не имеет
и никому не поможет.
Прогноз только тогда можно будет считать
действительным, когда удастся заметить начало
подготовки землетрясения и следить за ним по
мере его приближения к критической точке.
Такого прогноза никогда не делают само-
самодеятельные предсказатели. Даже учёным заблаго-
заблаговременно заметить и следить за землетрясением
удаётся исключительно редко. В мировой практике
известен лишь один успешный пример. Он отно-
относится к очень сильному землетрясению в Китае в
1975 г. И сделан он был, как ни странно, без
разработки или использования строгой теории.
Вполне удачным этот прогноз считается потому,
что не только учёные уточняли свои прогнозы по
мере нарастания опасности, но и администрация
крупного города и всего региона отреагировала
вовремя, и все необходимые мероприятия удалось
провести организованно. В результате столь сла-
слаженных действий в миллионном городе удалось
сократить число жертв до нескольких сотен
человек (а при подобном, но не предсказанном
землетрясении в следующем, 1976 г. погибло почти
четверть миллиона!). Однако сам город спасти от
разрушения не удалось.
От чего более всего гибнут и калечатся люди,
чем вызываются колоссальные убытки? Ответ
однозначен: от разрушения сооружений. Люди
гибнут в основном под развалинами домов, не
выдерживающих сейсмических нагрузок. Гораздо
меньше — от возникающих при землетрясениях
пожаров, оползней, цунами, специфических болез-
болезней. Поэтому столь важно усовершенствование
антисейсмического строительства.
Теперь развивается новое направление — оцен-
оценка сейсмического риска. В него входит не только
оценка вероятности сильного землетрясения в том
или ином городе, области, тем более если там
имеются ответственные объекты (атомная электро-
электростанция, плотина, химический завод), но и оценка
возможного ущерба в конкретных условиях, т.е. в
зависимости от плотности населения, насыщеннос-
насыщенности промышленными предприятиями, их стоимос-
стоимости, опасности, расходов на восстановление и т.д.
ОБРАЗОВАНИЕ ГОР
Мы поднялись. Мы ступили на вершину.
«Мечта стала явью... Было полдвенад-
полдвенадцатого дня, сияло солнце, а небо — во
всю жизнь я не видел неба синее! ...Со всех сторон
вокруг нас высились великие Гималаи... Быстро-
Быстрого - „ ' —
Карп Бодмер. «Ландшафт со стадом бизонов
на Верхней Миссури». XIX в.
ившиеся величайшие вершины мира казались ма-
маленькими холмиками. Никогда я не видел такого
зрелища и никогда не увижу больше — дикое,
прекрасное и ужасное. В великий момент, которого
я ждал всю жизнь, моя гора казалась мне не
безжизненной каменной массой, покрытой льдом,
а чем-то тёплым, живым, дружественным. Она
была словно наседка, а остальные вершины —
цыплята, укрывшиеся под её крыльями».
Так описывает свои впечатления знаменитый
альпинист Тенцинг Норгей, ступивший около
полудня 29 мая 1953 г. вместе с Эдмундом Хиллари
на вершину Эвереста — высочайшей горы мира.
Подобные переживания испытывает каждый,
кто когда-либо поднимался на какую-нибудь
вершину в горах, — неважно, что она намного
ниже Эвереста. Но это Вы взошли на неё, преодолев
усталость и, быть может, страх, и это Ваша победа.
Горы всегда притягивали людей, особенно жи-
живущих на равнине. Сначала они подавляют
человека, впервые попавшего в горы, своей
мощью, своими фантастическими очертаниями,
поражают слепящей белизной снежных вершин,
грохотом бурлящей воды. Но, побывав в горах,
человек на всю жизнь остаётся их пленником. Он
мечтает снова и снова возвращаться туда, где над
осевшими облаками выступают зубчатые вер-
вершины, ранним утром окрашенные в розовый цвет,
274
Внутренние силы Земли
сидеть и любоваться гран-
— творением великих сил
где можно часами
диозной панорамой
природы.
Что заставляет слои горных пород вздыматься
на головокружительную высоту? Почему в одних
местах горы высокие, а в других — низкие,
напоминающие лишь холмы? Почему огромные
равнинные пространства лишены не только гор, но
даже невысоких холмов? Эти вопросы задают себе
почти все побывавшие в горах, но ответить на них
может лишь геолог — человек, посвятивший свою
жизнь изучению земных тайн.
ПОЧЕМУ ГОРЫ РАСТУТ?
Если посмотреть на географическую карту мира,
можно увидеть, что в расположении горных хреб-
хребтов существует вполне определённая закономер-
закономерность. Наиболее высокие и протяжённые горные
цепи опоясывают с востока и запада Тихий океан.
На востоке они образуют как бы гигантское коль-
кольцо — это Кордильеры Северной Америки и Анды
Южной Америки. На западе горные
хребты образуют более сложную кар-
картину, нередко разветвляясь, переходя
на острова, огибая впадины окраинных морей,
таких, как Охотское, Японское, Восточно-Китай-
Восточно-Китайское и Южно-Китайское, Филиппинское и др.
Очень крупный горный пояс, состоящий из ряда
высоких хребтов, протягивается из района Среди-
Средиземноморья далеко на восток, начиная от Гибрал-
Гибралтарского пролива на западе и кончая высочайшими
горами в цепи Гималаев и хребтами Индокитайско-
Индокитайского полуострова на востоке. Вся эта структура
называется Альпийско-Гималайским горно-склад-
чатым поясом, т.к. образование складок в земной
коре и поднятие гор происходили в основном
одновременно и начались 10—14 млн лет назад.
Существуют и другие высокие горные системы,
такие, как, например, Памир, Тянь-Шань, Алтай,
Саяны и т.д. Есть и невысокие, поросшие лесом
горы — Уральские, Скандинавские, Аппалачи.
Почему же горные хребты располагаются
именно так, а не иначе? Земная кора — это очень
Заалайский хребет — гигантская стена высотой 6—7 км, закованная в лёд и вечные снега. Ещё сравнительно недавно
{по геологическим меркам} — в начале неогенового периода A5—20 млн лет назад) на его месте располагалось
обширное понижение, куда сносился обломочный материал с окрестных гор. В результате давления с юга, со стороны
Индостанской литосферной плиты, осадочные толщи оказались смятыми и выдавленными высоко вверх. Продвижение на
север и сжатие горных пород продолжается. Образовавшийся горный хребет напоминает гребень огромной морской
волны, застывшей перед тем, как обрушиться на берег.
275
Энциклопедия для детей
тонкая, неравномерная по толщине
самая внешняя оболочка Земли мощ-
мощностью от 5—10 км в океанах до
60—70 км под самыми высокими горами на
континентах. Природа распорядилась таким об-
образом, что на протяжении доступной изучению
геологической истории крупные плиты литосферы
с корой континентального типа то сходились
вместе, образуя огромные суперконтиненты, то,
наоборот, расходились, в результате чего между
ними появлялись новые океаны.
Альпийско-Гималайский горно-складчатый по-
пояс, протягивающийся от Гибралтара до Кавказа и
далее через Иран и Афганистан в Гималаи, как раз
и представляет собой результат столкновения
огромных литосферных плит: с севера — Евразиат-
ской плиты, а с юга — Африкано-Аравийской и
Индостанской. Используя разнообразные методы,
в том числе и палеомагнитные (т.е. определяя
магнитное поле, запечатлевшееся в горных поро-
породах с момента их образования), геологи смогли
установить, что в начале юрского периода, пример-
примерно 190—200 млн лет назад, между этими огром-
огромными литосферными плитами располагался океан,
который был назван в честь греческой богини —
Тетис. Он имел форму расширяющегося к востоку
клина. На протяжении последующей геологиче-
геологической истории океаническое пространство постепен-
постепенно сокращалось за счёт сближения Евразии с
Африкой, Аравией и Индостаном.
Геологическое развитие этих литосферных плит
было различным. Южная окраина Евразии была
очень активной: перед ней возникали и исчезали
островные вулканические дуги, которые отделя-
отделялись от материка окраинными морями, напоми-
напоминающими современные Японское или Охотское, но
только на юге Евразии. Развитие северных окраин
Африки и Аравии, располагавшихся по другую
сторону древнего океана Тетис, было более спокой-
спокойным. Они лишь незначительно опускались, вслед-
вследствие чего в мелководных морях на них накапли-
накапливались осадки.
Все толщи разнообразных отложений, образо-
образовавшихся в океане Тетис и особенно по его
окраинам, в какой-то момент, примерно 60—
70 млн лет назад, начали раздавливаться между
двумя сближающимися литосферными плитами,
как в гигантских тисках. Этот процесс наиболее
активно проходил в последние 10—15 млн лет. Всё
это очень напоминает сталкивание крупных льдин
на реке во время ледохода.
Но так или иначе, к настоящему времени
литосферные плиты настолько сблизились, что
оказались как бы спаянными друг с другом. От
древнего океана Тетис в геологическом смысле
остались лишь одни воспоминания в виде остатков
океанической коры, выдавленных в разные сторо-
стороны из зоны столкновения литосферных гигантов.
Естественно, что сближение литосферных плит
сопровождалось не только смятием слоев горных
пород в сложные складки, но и их нагромождением
друг на друга с образованием высоких горных
хребтов. Причём происходило всё это совсем
недавно (конечно, по геологическим меркам) -
всего лишь несколько миллионов лет назад.
КАВКАЗСКИЕ
ГОРЫ — РЕЗУЛЬТАТ
СБЛИЖЕНИЯ
двух плит
Посмотрим на одно из самых узких мест этого
грандиозного горного пояса. У его северной ок-
окраины, в Предкавказье, расположены равнинные
участки, которые принадлежат прочной плите, на-
называемой Скифской. Далее к югу находятся суб-
субширотные (т.е. протягивающиеся примерно с запа-
запада на восток) горы Большого Кавказа высотой до
5 км, узкие впадины Закавказья — Рионская и
Куринская низменности — и также субширотные,
но выпуклые к северу горные цепи Малого Кавказа
в Грузии, Армении, Восточной Турции и Западном
Иране (высотой до 5 км). Южнее находятся равни-
равнины Северной Аравии, которые, так же как и равни-
равнины Предкавказья, принадлежат очень прочной,
монолитной Аравийской литосферной плите. По-
Поэтому Скифская и Аравийская плиты — это как
бы две части гигантских тисков, которые медленно
сближаются, раздавливая всё, что находится меж-
между ними. Любопытно, что непосредственно против
северного, сравнительно узкого окончания Ара-
Аравийской плиты, в Восточной Турции и Западном
Иране, находятся наиболее высокие горы по срав-
сравнению с горами, расположенными западнее и вос-
восточнее. Они вздымаются как раз в том месте, где
Аравийская плита, как некий твёрдый клин, наи-
наиболее сильно сдавила податливые отложения.
Чтобы понять такие соотношения рельефа, надо
знать, что Аравийский полуостров отделяет от
Африки неширокое, но протяжённое Красное
море. Его образование связано с возникновением
рифта — ущелья, которое стало развиваться всего
лишь 10—11 млн лет назад. Бывший ранее единым
Африкано-Аравийский континент раскололся
вдоль огромной трещины-рифта, и Аравия с тех
пор стала удаляться от Африки в северном
направлении, вращаясь при этом против часовой
стрелки. Мощное тело прочной литосферной плиты
(Аравийской) медленно, но неотвратимо сдавли-
сдавливало более мягкие и податливые толщи пород,
накопившиеся в бывшем океане Тетис и его
окраинных морях, которые и образовали ряд
горных хребтов разной высоты и очень сложного
внутреннего строения. Эта сложность объясняется
тем, что различные породы не только сминались в
складки, но и наползали друг на друга, образуя
тектонические покровы (см.ст. «Можно ли разо-
разорвать пласты горных пород»). Находясь под
огромным давлением, весь горный пояс оказался
расколотым протяжёнными диагональными разло-
разломами — сдвигами, вдоль которых отдельные его
части как бы скользят друг по другу. Такие
276
Внутренние силы Земли
смещения и вызывают сильнейшие землетрясения,
например в Армении в 1988 г. и в Эрзинджане
(Турция) в 1991 г.
Горная система Большого Кавказа наиболее
высока в центральной части, между потухшими
вулканами Эльбрус и Казбек. И эти вулканы, и
некоторые другие вершины поднимаются здесь до
5 км и выше. Южный склон Большого Кавказа
узкий и очень крутой, тогда как северный —
пологий и широкий. Связано это с тем, что с юга
под Кавказ пододвигается монолитная и прочная
Закавказская литосферная плита. Поэтому и
отложения на южном склоне смяты в очень
сложные складки, надвинутые, опрокинутые и как
бы наползающие друг на друга и на массив. Это
пододвигание и приводит к такому росту гор
Большого Кавказа, что они становятся асиммет-
асимметричными, и главный хребет проходит ближе к югу.
КАК ОБРАЗОВАЛИСЬ
ДРУГИЕ ГОРНЫЕ
СИСТЕМЫ
Альпы — высочайшие горы Европы — также воз-
возникли в результате раздавливания горных пород
между двумя литосферными плитами — Адриати-
Адриатической и Средне-Европейской. По существу все
отложения, слагающие Альпы, как
паста, выдавленная из тюбика, нагро-
нагромоздились одни на другие потому, что
две литосферные плиты не только столкнулись в
этом месте, но и надвинулись друг на друга. Такое
же происхождение имеют и Карпаты, сравнитель-
сравнительно невысокие горы.
Возникновение величайшего горного узла Па-
Памира, Каракорума, Гиндукуша, Гималаев, Тибет-
Тибетского плато связано с тем, что Индостанская
литосферная плита 10—15 млн лет назад столкну-
столкнулась с Евразиатской литосферной плитой. Продол-
Продолжая перемещаться в северном направлении, она
оказывает огромное давление на толщи горных
пород.
А вот столкновение океанической и континен-
континентальной плит породило Кордильеры Северной
Америки и Анды Южной Америки, узкой полосой
окаймляющие с запада эти материки. В начале
мезозойской эры все материки были спаяны в один
огромный суперконтинент — Пангею. Затем
началось его раскалывание на отдельные крупные
литосферные плиты, и возник Атлантический
океан, который раскрывался и расширялся в обе
стороны от протяжённого срединно-океанического
хребта — центра поступления на дно океана из
мантии Земли огромных масс базальтовой магмы.
Это место — зона так называемого спрединга (от
Э. Дорелл. «Горный ландшафт (Богемские Средние горы)». XIX в.
277
Энциклопедия для детей
50 ВЫСОЧАЙШИХ ВЕРШИН МИРА
■ •■ "<sO•" ■' ч;;
8800
I
7800
6800
4800
гцра
Фрмхьофа Нансена
ни
ранд 1>тон
ПОЛЮСА
СЕВЕРНАЯ И ЮЖНАЯ АМЕРИКА
АФРИКА
ЕВРОПА
Внутренние силы Земли
\ Ташербрум 1
Чогори
АЗИЯ
АВСТРАЛИЯ И ОКЕАНИЯ
Энциклопедия для детей
Ч. Хифи. «Гора Эгмонп. 1839 г.
англ. spread — «расширение», «растекание»).
Подобная же зона существует и на востоке Тихого
океана, по отношению к которой материал океани-
океанической коры движется в обе стороны. Так как
континенты Северной и Южной Америки вместе с
прилегающими участками дна Атлантического
океана перемещаются к западу, то часть тихо-
тихоокеанской земной коры погружается под них, как
под более лёгкий и плавучий материал. Это
взаимодействие континентальной, более толстой и
лёгкой земной коры с более тонкой и тяжёлой
океанической и вызывает нагромождение друг на
друга слоев горных пород, образование складок в
земной коре и рост гор по западной окраине
Северной и Южной Америки.
Столкновение океанических и континенталь-
континентальных литосферных плит сопровождается образо-
образованием глубоководных желобов у побережий,
частыми и сильными землетрясениями, мощными
вулканическими извержениями и ростом горных
хребтов, столь типичных для активных континен-
континентальных окраин. Точно так же можно объяснить
происхождение горных цепей, обрамляющих с
востока Евразию.
Своим появлением крупные и протяжённые
горные цепи обязаны движению или столкновению
литосферных плит. Но это утверждение имеет
достаточно общий характер, а в каждом кон-
конкретном случае всё гораздо сложнее, чем просто
результат столкновения. Толщи горных пород,
погружающиеся на большие глубины после своего
образования, попадают в область высоких темпе-
температур и давлений. Нагреваясь, одни минералы
превращаются в другие и могут увеличивать свой
объём. И тогда уже изменённые по сравнению с
первоначальным состоянием горные породы могут
выпирать, как тесто из квашни, что также
приводит к образованию горного рельефа. У
каждого горного хребта есть свой как бы анти-
антихребет, или «корень», т.е. прогиб по поверхности
Мохоровичича (или поверхности «М»), разде-
Высочайшие горы — средоточие
разнообразных сил, изменяющих лик планеты.
Здесь они действуют с максимальной силой. У подножия
хребта Петра Первого, который изображён на снимке,
проходит активный тектонический разлом — источник
разрушительных землетрясений. Плоскость разлома полого
погружается под горный массив. Горные массы, слагающие
хребет, скользят по разлому и продвигаются вперёд
на север подобно ледоколу в ледяных торосах. Горные
склоны (дальний план) разрушаются совместным действием
ледников, лавин, обвалов и оползней. Обломки горных
пород выносятся из гор ледниками и потоками талых вод к
подножию (ближний и средний планы), где образуют
хаотические нагромождения. И озеро, и разбросанные по
его берегам глыбы имеют ледниковое происхождение.
280
Внутренние силы Земли
Энциклопедия для детей
ляющей земную кору и верхнюю
мантию. Чем выше горы, тем глубже
«корень». На Памире он достигает
глубины 70 км. Эти корни как бы уравновешивают
вздымающиеся горные хребты.
Известно, что в недалёком прошлом A0—
30 тыс. лет назад) вся Скандинавия была покрыта
мощным ледяным панцирем толщиной 1—2 км,
под тяжестью которого земная кора прогнулась.
Когда ледниковый покров растаял, земная кора,
избавившись от тяжкого бремени, стала подни-
подниматься; и поднимается она и в настоящее время,
свидетелем чему является низкогорный рельеф
Скандинавии.
Когда мы говорим о глубоких «корнях» гор под
Гималаями или Андами, не следует забывать и о
том, что в зонах столь крупных столкновений
увеличение мощности земной коры, т.е. рост
корней гор, может происходить за счёт её удвоения
при проникновении земной коры одного континен-
континента под другой (как пальцы одной руки входят в
промежутки между пальцами другой).
Столкновение гигантских литосферных плит не
только вызывает рост гор, или орогенез (от греч.
«орос» — «гора», «генес» — «рождённый»)
непосредственно в самой зоне столкновения, но и
сопровождается увеличением напряжений внутри
плит за тысячи километров от неё. Это очень
напоминает эффект столкновения крупных льдин,
которые испытывают торошйше (т.е. сжатие и
нагромождение друг на друга) по границам
соприкосновения, а в глубине льдин появляются
лишь трещины.
В горах мы привыкли видеть, что слои пород
смяты в складки и нарушены разрывами, причём
образование складок и рост гор происходили
одновременно. Однако существуют целые горные
системы (например, Тянь-Шань), основная склад-
складчатость которых возникла задолго до образования
современных хребтов. В таких районах на высоте
около 4 км можно видеть слабо всхолмленный,
почти равнинный рельеф, в котором прорезаны
глубокие A—2 км глубиной) долины и ущелья.
Такие горы поднимались в виде крупных блоков
земной коры, ограниченных разломами. Обра-
Образуется огромный свод, состоящий из блоков,
поднятых на разную высоту.
Существуют горы довольно высокие, которые
образовались не за счёт столкновения литосферных
плит, а путём, например, постепенного накопления
продуктов вулканических извержений. В на-
настоящее время вулканизм влияет на формирование
рельефа на площади около 1 млн км\ Крупные
извержения «выдают» на поверхность Земли
десятки кубических километров материала, кото-
который, накапливаясь в течение тысячелетий, создаёт
горный рельеф. За последние несколько сотен
тысяч лет были созданы вулканические горы на
Кавказе, в Турции, Иране, Андах, Антарктиде, на
западе США и во многих других районах.
Следовательно, вулканизм — это мощный фактор
горообразования.
КАК БЫСТРО
ВЗДЫМАЮТСЯ ГОРЫ?
Говоря о том, почему растут горы, невозможно
обойти вопрос о скорости их роста. Большинство
геологических процессов происходит очень мед-
медленно. Движение плит, например, происходит со
скоростью лишь несколько сантиметров в год, но
длится десятки миллионов лет. Поэтому так велик
конечный эффект от их столь незначительного на
первый взгляд перемещения. Горы могут «расти»
только в том случае, если скорость поднятия зем-
земной коры в данном конкретном месте будет больше,
чем скорость размыва горных пород. Если скорость
разрушения гор будет превышать скорость их
подъёма, то постепенно горы превращаются в хол-
холмистую равнину.
Измерение скорости роста гор — не такое
простое дело, как может показаться на первый
взгляд. Существуют очень надёжные геодезиче-
геодезические методы, позволяющие измерить скорость
современных вертикальных и горизонтальных
движений участков земной коры различного
размера. Результаты измерений показывают, что
последние по своим величинам всегда опережают
первые.
Не следует забывать, что рост гор — явление
очень длительное и скорость их поднятия могла
меняться в разные эпохи в силу различных
причин, например усиления или замедления
сближения литосферных плит.
Обобщённые данные по многим горным странам
дают такую цифру: всего лишь 0,6—1 мм в год.
Тем не менее результаты измерений за короткие
промежутки времени свидетельствуют о более
высоких темпах поднятия гор, составляющих
10 мм в год. Это всего лишь 1,0 см в год —
величина очень маленькая; но за миллион лет,
если бы горы не разрушались, они поднялись бы
на высоту 10 километров!
Чешский учёный Зденек Кукал обобщил многие
данные по скорости роста гор, полученные раз-
разными авторами, и показал, что скорости роста гор
свыше 5—10 мм в год являются исключительными
на фоне подавляющего большинства цифр — не
более 1—3 мм в год. Причём скорости поднятий
обычно более высоки, нежели скорости опусканий.
Это правило лишь подчёркивает чрезвычайно
высокие скорости вертикальных движений земной
коры, связанных с мгновенным действием силь-
сильных землетрясений, когда образуются уступы и
провалы в несколько метров.
Всё сказанное выше свидетельствует о том, что
геологические процессы в целом и рост гор — это
очень медленные процессы, которые длятся многие
миллионы лет. Вряд ли человек, всю жизнь
проживший в горах, сможет уловить их движение.
Но за сотни тысяч и миллионы лет эти процессы
производят поразительный эффект. Именно благо-
благодаря им мы можем любоваться великолепными
панорамами горных хребтов.
282
ИНЕРАА
РНЫЕ {ГОРОД
МИНЕРАЛЫ
D САМОРОДНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ
ЗОЛОТО
Это один из древнейших известных чело-
человеку минералов. Золото — металл ярко-
жёлтого цвета, очень мягкий (твёрдость 1—2)
и ковкий. Оно отличается высоким удельньШШ&
весом (около 19). Золотистый цвет имеет ЯЯ»
множество разных минералов, но природноё"Щ
золото невозможно спутать ни с каким '
другим минералом. Оно очень часто встре-
встречается в виде мельчайших, невидимых глазом
крупинок в различных минералах, однако
находили и очень крупные его скопления. В
Австралии, например, найдена так называе-
называемая «Плита Холтермана» — обломок
кварцевой жилы общим весом 28S кг, в
котором было более 90 кг чистого золота!
Довольно обычны кристаллы золота октаэд-
рической, кубической формы и их
древовидные сростки — «пальмовые листья»,
«ветки».
Золото почти всегда содержит заметную
примесь серебра. Золото и серебро могут об-
образовывать непрерывный ряд составов от
почти чистого (высокопробного) золота до
чистого серебра. В ряду золото — серебро
выделяют разновидности: электрум (обо-
(обогащенное серебром золото) и кюстелит (обо-
(обогащенное золотом серебро). Обычно золото
встречается в гидротермальных жилах с
кварцем, карбонатами и сульфидами
(коренные руды). Часто оно добывается из
россыпей, куда попадает при выветривании,
размывании коренных руд.
Ценность золота обусловлена не только
его редкостью, но и малой химической
активностью. На воздухе оно абсолютно не
изменяется, не действует на него и
большинство кислот. Растворяет его только
«царская водка» — смесь азотной и соляной
кислот.
ЧТО ТАКОЕ
МИНЕРАЛ
— По-моему, горчица — минерал, —
продолжала Аниса задумчиво.
— Конечно, минерал, — подтвердила
Герцогиня. Она готова была соглашаться со
всем, что скажет Алиса. — Минерал
огромной взрывчатой силы. Из неё делают
мины и закладывают при подкопах...
Льюис Кэрролл
«Алиса в Стране Чудес»
МИНЕРАЛЫ С КНИЖНЫХ СТРАНИЦ
И МУЗЕЙНЫХ ПОЛОК
Не счесть алмазов в каменных пещерах...», «Ма-
«лахитовая шкатулка», «Гранатовый браслет»...
Да, так перед многими впервые приоткрывается
сложный мир минералов. Но рассказы о сокровищах пират-
пиратских сундуков и добычах удачливых похитителей брилли-
бриллиантов далеко не исчерпывают красоту, разнообразие и таин-
таинственность этого мира. Ведь минералы — не только при-
причудливые кристаллы, тускло поблёскивающие на музейных
полках; это и разноцветные зёрнышки в расколотом при-
придорожном булыжнике, и песчинки на морском берегу, и
золотой песок в лотке старателя, и снежинки, медленно
опускающиеся на землю. Они слагают и оплавленную глыбу
«пришельца» из космоса — метеорита, и кусок свинцовой
руды в ковше экскаватора, и глинистый обрыв реки. Ми-
Минералы обнаружены и далеко за пределами Земли — на
далёких планетах и в их атмосферах, в кометах, в меж-
межзвёздной пыли. В общем минерал — это один из основных
«кирпичиков», которые слагают окружающий нас мир не-
неживой природы.
ОТ ДРЕВНЕЙШИХ ВРЕМЁН
ДО НАШИХ ДНЕЙ.
КАК ЧЕЛОВЕЧЕСТВО
ЗНАКОМИЛОСЬ С МИНЕРАЛАМИ
Первое знакомство человека с минералами произошло за-
задолго до появления письменности. В древности люди хорошо
знали многие минералы и умели использовать их свойства.
284
Минералы и горные породы
Доказательством тому служат обнаруженные археологами
на многих стоянках древнего человека острейшие кремнёвые
ножи и наконечники стрел, золотые украшения, нефри-
нефритовые топоры и молотки, рисунки на стенах пещер, сде-
сделанные не потускневшими за тысячелетия минеральными
красками.
Древнейшие из дошедших до наших времён сведения о
камнях, опыте их использования содержат древнееги-
древнеегипетские папирусы, индийский эпос (XI—X вв. до н.э.),
китайские хроники (XX—V вв. до н.э.). Первые спе-
специальные описания минералов можно найти в древнем
китайском манускрипте Сан-Хей-дина «Древние сказания о
горах и людях» (V в. до н.э.), в трактате «О камнях»
древнегреческого естествоиспытателя и философа Теофраста
C72—287 гг. до н.э.) и книгах римского учёного Плиния
Старшего B3—79 гг. н.э.)
Уже во времена Плиния Старшего были известны десятки
минералов. Первые классификации минералов, где учиты-
учитывались их физические свойства, содержатся в трудах
выдающихся мыслителей средневековой Средней Азии и
Арабского Востока аль-Бируни (973—ок. 1050) и ибн Сины
(Авиценны). Ибн Сина (ок. 980—1037) подразделил ми-
минералы по их свойствам на камни и земли, металлы, горючие
ископаемые и соли (растворимые вещества). В Европе
сведения по минералогии и рудному делу были обобщены
немецким учёным Георгиусом Агриколой (Георгом Бауэром)
в XVI в.
От позднелатинского слова minera («руда») и возникло
название единой науки об ископаемых кристаллах —
минералогия. Когда в начале XIX в. общая до того времени
наука о камнях и других ископаемых разделяется на
минералогию, горнорудное дело, металлургию, геологию и
палеонтологию (что произошло благодаря трудам Абраама
Готлоба Вернера, преподавателя Фрайбергской горной
академии, бывшей в то время основным центром развития
минералогии), список известных минералов насчитывал уже
более трёхсот видов.
Число изученных минералов стало быстро расти, когда
начали применять химический анализ. Большой вклад в
изучение состава минералов и форм их кристаллов внесли
выдающиеся учёные XVIII—XIX вв. Якобе Берцелиус,
Аксель Фредерик Кронштедт, Михаил Васильевич Ло-
Ломоносов, Василий Михайлович Севергин, Николай Ивано-
Иванович Кокшаров, Юхан Гадолин, Павел Владимирович
Еремеев, Эйльхард Мичерлих, Жан Батист Роме де Лиль,
Рене Жюст Гаюи, Антуан Лоран Лавуазье, Огюст Мишель-
Леви, Уильям Хайд Волластон и многие другие.
В конце XIX — начале XX вв. человеку удалось
проникнуть в тайну кристаллической структуры минералов.
В 1890 г. русский учёный Евграф Степанович Фёдоров
установил все 230 возможных способов расположения
атомов в кристаллах, а в 1912 г. немецкий физик Макс
Теодор Лауэ предложил использовать открытые в 1895 г.
рентгеновские лучи для исследования кристаллов. Именно
тогда появились новые науки, связанные с минералогией.
Законы построения кристаллов из атомов и молекул стала
изучать кристаллохимия. Начало ей было положено в
трудах норвежского учёного Виктора Мориса Гольдшмидта.
Поведением атомов химических элементов в земной коре
начала заниматься геохимия, основоположником которой
является русский учёный Владимир Иванович Вернадский.
Неожиданно оказалось, что многие особенности строения
Золото.
МЕДЬ
С самородной медью люди знакомы уже
многие тысячелетия. Это металл красно-
красноватого цвета, по своим физическим свойствам
очень похожий на золото. Медь часто образует
красивые «веточки» — дендритовые сростки.
Однако она не так устойчива к внешним
воздействиям, как золото. Её обычно покры-
покрывают чёрные и зелёные корочки солей и
оксидов. Встречается медь в основном там,
где окисляются содержащие её руды. Она
может образовывать многотонные самородки.
Медь.
ЖЕЛЕЗО
Вероятно, первое знакомство человека с
самородным железом было связано с наход-
находками железных метеоритов, которые
исчисляются сотнями, причём вес некоторых,
как, например, упавшего в отрогах Сихотэ-
Алиня в 1947 г., составляет десятки тонн. Как
сейчас установлено, в них присутствуют два
минерала железа состава (Fe, Ni) — камасит и
тзнит.
Изделия из метеоритного железа известны
285
Энциклопедия для детей
с глубокой древности. Например, индийский
владыка XVII в. Джахангир имел саблю, кин-
кинжал и наконечник копья из метеоритного желе-
железа. Самородное железо (феррит) встречается
и в земных породах магматического происхож-
происхождения, но его заметные скопления очень редки,
обычно оно образует мельчайшие вкрапления в
вулканических породах — базальтах. Железо
имеет серый цвет, металлический блеск, отли-
отличается сильными магнитными свойствами.
5?
Железо.
ГРАФИТ
Его название происходит от греческого слова
«графо» — «пишу» и связано с одной из
характерных особенностей этой кристалличе-
кристаллической формы углерода. Чёрный, мягкий
минерал, он легко оставляет черту на бумаге.
С этим свойством графита каждый человек зна-
знакомится ещё в детстве, когда учится рисовать
или писать «простым» карандашом. В природе
графит чаще всего встречается в виде
шестиугольных пластинчатых кристаллов с
весьма совершенной спайностью. Графит
может образовываться из угля при повышенной
температуре или при повышенном давлении, а
также кристаллизоваться из горячих газов.
и «поведения» минералов можно сопоставить с явлениями,
которые раньше были известны только для мира живой
природы. Так появились термины «генерации (поколения)
минералов», «анатомия кристаллов минералов», «борьбаза
выживание», «конкуренция» между отдельными зёрнами
минералов в их сообществах. Теперь всё чаще обнаружи-
обнаруживаются точки соприкосновения минералогии с новейшими
разделами других фундаментальных наук — физики,
химии, биологии, математики. Так, например, оказалось,
что формы многих сростков минералов можно описать при
помощи недавно разработанного математического метода —
фрактальной геометрии.
Вместе с тем учёные продолжают открывать всё новые
минералы. В настоящее время список известных минералов
насчитывает около 4 тыс. видов и ежегодно открываются
десятки новых.
х ;.70О'К:;- •• ' •■
ТАК ЧТО ТАКОЕ
МИНЕРАЛ?
С течением времени взгляды на то, что такое минерал,
заметно менялись. Многое из того, что раньше изучали
вместе с минералами — окаменелости, горные породы, при-
природные жидкости и газы, — изучают сейчас в лабораториях
палеонтологов, петрографов и геохимиков. Однако в давно
известных минералах неожиданно обнаруживаются такие
особенности, которые не дают возможности свести всё мно-
многообразие их свойств в одно определение. Даже сейчас не
утихают споры о том, что такое минерал. Не вдаваясь в
подробности этих споров и несколько упрощая существую-
существующие представления, можно сказать, что минерал — однород-
однородный, обычно кристаллический продукт природных процес-
процессов, имеющий определённые физические свойства и химиче-
химический состав.
Очень важным отличительным признаком минерала
является его природное происхождение. Хотя химикам
известны миллионы разнообразных химических соеди-
соединений, лишь очень немногие из них встречаются в виде
минералов, причём подавляющее большинство их очень
редки, а многие найдены только в одном-единственном месте
и то в очень малых количествах. Это объяснить просто. В
лаборатории можно создать более разнообразные условия,
чем реально существующие в природе, собрать в одну
«компанию» химические вещества, которые вместе в
природе почти не встречаются.
Таким образом, даже полностью сходные с природными
образованиями вещества, которые изготовили в лаборатории
(например, искусственные рубины, алмазы), строго говоря,
минералами называть нельзя.
Не относятся к минералам и издавна используемые в
ювелирном деле природные смолы — янтарь и гагат (чёрный
янтарь, вязкая разновидность каменного угля), потому что
они не имеют кристаллической структуры. Много неудобств
при составлении классификации минералов доставил и
единственный встречающийся в природе жидкий металл —
ртуть. Раньше, когда минералы различали между собой в
основном по составу, ртуть (как и вода) признавалась
минералом. Сейчас, когда минералы различают и по их
кристаллической структуре, природным жидким веществам
большинство учёных в гордом звании «минерал» отказы-
отказывают.
Привычно упоминаемый в одном ряду с ценнейшими
драгоценными камнями жемчуг также нельзя отнести к
Минералы и горные породы
минералам, потому что он неоднороден. Жемчуг состоит из
минералов кристаллического карбоната кальция и органиче-
органического вещества, и каждое составляющее его вещество имеет
свой состав.
ИНДИВИДУАЛЬНОСТЬ
г НАДО УЧИТЫВАТЬ.
ДАЖЕ У МИНЕРАЛОВ
Минералы представляют собой однородные по составу и
различные по размеру (от десятитысячных долей милли-
миллиметра до нескольких метров) кристаллы. Они могут отли-
отличаться друг от друга, обладать «индивидуальностью», т.е.
неповторимым сочетанием свойств и качеств. Минералы
могут образовывать огранённые кристаллы, а могут быть
зёрнами неправильной формы.
Слово «минерал» может означать и отдельно взятый
кристалл, и целый минеральный вид. Так, например, когда
говорят об уникальной твёрдости алмаза, то имеют в виду
свойство, общее для всех кристаллов, зёрен этого ми-
минерального вида, а когда вспоминают о судьбе крупнейшего
алмаза «Куллинан», то имеют в виду, разумеется, отдельный
минерал. -;-
ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ
МИНЕРАЛЫ ДРУГ ОТ ДРУГА
И КАК ИХ ИЗУЧАЮТ
...Но я ещё должен сказать о крис-
кристаллах, формах, красках. Есть кристаллы
огромные,как колоннада храма, нежные, как
плесень, острые, как шипы, чистые, ла-
лазурные, зелёные, как ничто другое в мире,
огненные, чёрные, математически точные,
совершенные, похожие на конструкции су-
сумасбродных, капризных учёных или напоми-
напоминающие печень, сердце...
Карел Чапек
- '' " ' ' ' «Записки из Англии»
лицом к лицу
С МИНЕРАЛОМ
Друзу (сросток) ярко поблёскивающих кристаллов, или рас-
рассечённый бледными прожилками серый обломок горной
породы, или просто горсть песка из ручья — всё это можно
назвать минералогическими образцами. Среди подобных об-
образцов может оказаться новый, ещё никому не известный
минерал или минерал, указывающий на богатейшее мес-
месторождение (например, малиновые и фиолетовые зёрнышки
пиропа в речных отложениях указали геологам путь к
алмазоносным трубкам Сибири). Может случиться так, что
образец опасен из-за своей радиоактивности. Чтобы быть
готовым к любым сюрпризам минералов, надо уметь их
определять.
Прежде всего необходимо обратить внимание на их
внешние признаки, которые видны невооружённым глазом
или определяются с помощью простейших подручных
средств.
АЛМАЗ
Уникальность этого минерала звучит уже в
его названии: «адамас» по-гречески озна-
означает «несокрушимый». Эта кристаллическая
форма углерода отличается высочайшей
твёрдостью A0) — никакой другой минерал на
может оставить на нём царапину. Алмазы об-
образуют кристаллы кубической сингонии: ок-
октаэдры, кубы, ромбододекаэдры. Они могут
быть бесцветными, а могут иногда иметь
жёлтую, голубую, розовую или зелёную окрас-
окраску. Бывают даже чёрные алмазы (карбонадо).
Почему окрашивается алмаз, до конца не
изучено — возможно, в этом «виноваты»
изменения или несовершенства структур
некоторых кристаллов. Эти несовершенства
могут быть связаны с внедрением в кристал-
кристаллическую структуру «чуждых» атомов,
например азота или никеля, а могут вызываться
и «поломками» кристаллической решётки под
действием радиации. Одно из характерных
свойств алмаза — способность светиться под
рентгеновскими лучами. Это свойство часто
применяется, когда на обогатительных фаб-
фабриках отделяют алмазы от вмещающей их
породы.
Наиболее крупные алмазы (и огранённые
алмазы — бриллианты) имеют свои названия и
историю, и часто довольно кровавую. Из далё-
далёкого прошлого тянутся легенды таких алмазов,
как «Шах», «Нох-и-Иор», «Регент», «Орлов»,
«Флорентиец», «Зелёный дрезденский» и
многих других знаменитых камней.
Крупные месторождения алмазов связаны с
удивительными и загадочными породами —
кимберлитами. Основными минералами,
встречающимися в них вместе с алмазом,
являются оливин, серпентин, пироксены,
флогопит, ильменит, пироп. Встречаются ал-
алмазы и в некоторых других породах. Так,
относительно недавняя находка алмазов в
метаморфических породах, глубина образо-
образования которых не превышает нескольких
километров, заставила задуматься о том, все
ли алмазы — гости из больших глубин. Есть
предположение, что алмазы могут возникать и
в межзвёздном пространстве.
Энциклопедия для детей
НАЗВАНИЯ МИНЕРАЛОВ
Со многими минералами люди позна-
познакомились ещё в глубокой древности:
камень служил средством защиты, первым
орудием труда, украшением, предметом
легенд, поклонения и суеверий... Целая наука
— астроминералогия — была известна ещё
древним египтянам. Они специально подбирали
камни для строительства пирамид, причём для
каждого захоронения особые камни, добытые
в строго определённом месте. Занимали зти
вопросы халдеев и древних греков, жителей
Индии и Тибета. Кстати, в Индии и Тибете до
сих пор даже обычные жилища строят из
нескольких видов камня: один вид — для фун-
фундамента, другой — для стен, третий — для
внутренних перекрытий.
Исстари считалось, что каждый минерал
имеет своё астрологическое значение, т.к. об-
обладает энергетическим полем и излучает некий
информационный поток. С древнейших времён
сохранилась масса предписаний по поводу
ношения камней: кому можно, а кому
противопоказано носить тот или иной камень и
в каком возрасте. Обязательно учитывались
характер человека, его индивидуальность и
недуги. Большое внимание уделялось огранке
камней и сочетаемости их с оправой.
Некоторые камни полагалось носить на
определённом пальце, только на правой или
только на левой руке. Знали древние и о связи
камней с планетами и знаками Зодиака,
разными стихиями, сезонами, месяцами,
лунными днями. Существовали также и строгие
правила, в соответствии с которыми можно
было дарить камни и получать их в подарок.
Можно верить или не верить этому, но за-
зачастую привязанность к какому-то украшению
из минерала доставляет столько радости чело-
человеку, что он начинает считать его своим тали-
талисманом, приносящим удачу. Древние астроло-
астрологи, например, считали, что агат прогоняет кол-
колдунов и вампиров, гранат приносит счастье
только целеустремлённым, волевым людям, со
всей страстью отдающим себя делу, а циркон
— очень опасный камень в руках негодяев.
Часто минералы называли по месту их
первых находок. Например, аляскит — с полу-
полуострова Аляска; андалузит — из испанской об-
области Андалузия; арагонит — из области Ара-
Арагон в Испании; исландский шпат — из Ислан-
Исландии; Лабрадор — с побережья полуострова
Лабрадор (Канада); мурманит — с Мурман-
Мурманского побережья Кольского полуострова;
мусковит — слюда из Московии; спессартин —
с плато Шпессарт на северо-западе Баварии;
хибинит и хибинскит — из гор Хибин; чароит —
от названия реки- Чара в Восточной Сибири.
Однако амазонит, несмотря на своё назва-
название, не встречается в районе реки Амазонки в
Южной Америке. Возможно, его спутали с дру-
другим минералом. А найден он был впервые в
округе Амелия, штат Виргиния (США).
Некоторые минералы получили названия по
приписываемым им врачующим и охраняющим
свойствам: нефрит — от болезни почек (от
греч. «нефрос» — «почка»); аметист —
предохраняющий владельца от пьянства,
амулет против опьянения (от греч. «аметистос»
— «трезвый», «непьяный»).
Иногда по названию минерала можно
судить о его составе: куприт — медный; гале-
288
* • * ■ ПЕРВОЕ ВПЕЧАТЛЕНИЕ.
КАК ВЫГЛЯДИТ МИНЕРАЛ
Первое, что необходимо исследовать, — это внешний облик
минерала. Минералы могут образовывать разнообразные ог-
огранённые кристаллы, тогда их форма поможет определить
минерал.
Многие названия форм кристаллов происходят от
греческих числительных, и, хотя некоторые из них звучат
как загадочные заклинания, например «пентагондодекаэдр»
или «тетрагонтриоктаэдр», они лишь описывают, сколько в
данной фигуре граней (эдра) и углов (гониа) в мно-
многоугольнике, образующем эту грань.
Так, названия распространённых форм кристаллов
означают: октаэдр — восьмигранник (от греч. «окта» —
«восемь»), тетраэдр — четырёхгранник (от греч. «тетра» —
«четыре»), а всем хорошо известную фигуру — куб — можно
назвать гексаэдром, т.е. шестигранником (от греч. «гекса» —
«шесть»).
Очень многое об условиях образования минерала могут
рассказать несовершенства кристаллов, отклонения их
формы от идеальной. Часто остаются и образуются
кристаллы-двойники (когда срастаются два кристалла),
дендриты (ветвистые, древовидные сростки из множества
кристаллов). Гребенчатые, волокнистые сростки образуются
при последовательном однонаправленном срастании пла-
пластинчатых, игольчатых кристаллов. Некоторые сростки
пластинчатых кристаллов так похожи на причудливые
цветы, что их называют гипсовыми или гематитовыми
розами. Тонкие, расходящиеся из одного центра кристалли-
кристаллические волокна некоторых минералов (например, малахита)
образуют удивительные, похожие на шарики округлые
сростки — сферолитпы. В том случае, когда срастающиеся
зёрна минерала не имеют заметной кристаллической
огранки или отдельные кристаллы не заметны, их на-
называют зернистыми, скрытнокристаллическими, или зем-
землистыми агрегатами.
ЦВЕТА
' ОКАМЕНЕВШЕЙ РАДУГИ
Другое важнейшее свойство минерала — его цвет. Если
собрать все минералы вместе, то их цвета и оттенки составят
богатейшее собрание красок, целую каменную радугу. Для
многих из них цвет настолько характерен, что даже отражён
в названиях, как, например, аурипигмент (от лат. auri —
«золото» и pigmentum — «краска»), розовый родонит (от
греч. «родон» — «роза») или голубой аквамарин (от лат.
aqua marina — «морская вода»).
Цвет некоторых минералов может меняться в за-
зависимости от освещения. Александрит — разновидность
минерала хризоберилла — днём выглядит как зеленоватый
камень, а при вечернем освещении наливается красным
цветом. В некоторых прозрачных кристаллах (турмалинах,
апатитах, эпидотах) можно наблюдать поразительное яв-
явление — если смотреть на них в разных направлениях, их
цвет оказывается различным. Этот эффект называется
плеохроизмом (переводится с греческого как «многокрасоч-
«многокрасочность»). Он возникает из-за неодинакового поглощения и
преломления света некоторыми кристаллами в разных
направлениях.
Постоянным, но иногда отличающимся от собственного
цвета минерала, является цвет черты, которую он оставляет
на более твёрдом предмете. Обычно его проверяют, проводя
Минералы и горные породы
минералом по специальной неглазурованной керамической
пластинке. Например, латунно-жёлтый халькопирит остав-
оставляет на ней зеленовато-чёрную черту, а чёрный сфалерит —
коричневую. Очень характерную вишнёво-красную черту
оставляет гематит, что подчёркивает и его название,
обозначающее «кровавый». ■■■• ;
ПРОСТО
БЛЕСК
Блестит любой достаточно гладкий предмет. Блестит гра-
гранёный стакан, блестит начищенный самовар или сапог. Но
блестят по-разному. Очень разнообразен и блеск минералов.
Он определяется тем, сколько света минерал отражает и
сколько поглощает. Более половины падающего света отра-
отражают ярко-белые с металлическим блеском кристаллы ар-
сепогирита, серебро — свыше 90%. Ярко сверкающие гра-
гранями минералы, такие, как кварц и топаз со стеклянным
блеском, отражают не более 5%. Различают металлический,
полуметаллический, алмазный, жирный (смолистый) и
стеклянный блеск минералов.
Самым ярким блеском является, конечно, металличе-
металлический, которым обладают самородные металлы, а также
многие соединения металлов с серой (сульфиды).
Очень ярко блестят на свежих сколах сфалерит и галенит,
но если положить их рядом, то станет ясно, что металличе-
металлический блеск галенита заметно сильнее, чем алмазный блеск
сфалерита.
Полуметаллический блеск графита похож на металличе-
металлический, но заметно слабее. Не всегда похожи на алмаз
минералы, обладающие алмазным блеском, такие, на-
например, как ярко-красная киноварь или красно-бурые
иголочки рутила. Очень распространены минералы, имею-
имеющие стеклянный блеск. Иногда, если минерал представляет
собой пластинку или сросток пластинок, как у слюд, его
блеск воспринимается как «перламутровый» или «шел-
«шелковистый», если вместе срастаются тонкие минеральные
волокна, что характерно для гипса-селенита и хризотил-
асбеста, г ,...., , ,.,.., ... :, ,,-.;...
к ' ? к ПРОЯВИМ
ТВЁРДОСТЬ
Твёрдость — очень важный показатель минерала. Для того
чтобы её определить, устраивают своеобразное «сорев-
«соревнование» на прочность двух минералов или минерала с
каким-либо известным твёрдым веществом. Более твёрдый
оставляет царапину на более мягком. Если царапины нет,
то царапающий минерал мягче. Насколько твёрже (или
мягче)?
Для определения твёрдости таким способом обычно
используется шкала Мооса, названная в честь немецкого
учёного Фридриха Мооса, предложившего в 1811 г. простой
и наглядный способ сравнения минералов по их твёрдости.
В этой шкале минералы расположены в порядке увеличения
их твёрдости: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 —
флюорит, 5 — апатит, 6 — полевой шпат, 7 — кварц, 8 —
топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.
Например, если минерал, твёрдость которого нужно
определить, царапает флюорит, а сам этот минерал можно
процарапать апатитом, то его твёрдость обозначается
как 4,5.
Однако надо помнить, что эти цифры абсолютным
выражением твёрдости минералов не являются и не
нит — свинцовый; кальцит — кальциевый; магне-
магнезит — магниевый; сидерит — железный; нике-
никелин — никелевый; антимонит — сурьмяный;
флюорит — фторный; батисит — барий, титан,
кремний; бафертисит — барий, железо, титан,
кремний; тухолит — торий, уран, гелий,
кислород.
С XVIII в. названия минералам стали давать
по фамилиям учёных, первооткрывателей,
высокопоставленных лиц. Это, например, шее-
шеелит — в честь шведского химика К.В. Шееле;
галлуазит — в честь бельгийского геолога
Ж.Б. Омалиуса д'Аллу а; гадолинит — в честь
финского химика Ю. Гадолина; канкринит —
в честь известного русского финансиста и
писателя, с 1823 г. министра финансов России
графа Е.Ф. Панкрина; уваровит (один из краси-
красивейших гранатов) — в честь президента Петер-
Петербургской Академии наук графа С.С. Уварова.
Позже воробьевит, ферсманит и ферсмит
назвали в честь советских минералогов В.И. Во-
Воробьёва и А.Е. Ферсмана; вернадит и
ландауит — в честь выдающихся учёных
В.И. Вернадского и Л.Д. Ландау; чкаловит — а
честь лётчика-испытателя В.П. Чкалова; гага-
ринит — в честь первого космонавта Ю.А. Га-
Гагарина.
С 70-х гг. XX в. почти половина новых мине-
минералов получила названия по именам учёных.
Среди специалистов раздаются настойчи-
настойчивые призывы к рациональному наименованию
минералов — по их составу и строению. Но
пока их называют и по химическому составу, и
по месту жительства первооткрывателей, и по
ярким свойствам минералов (например, зорит
— цвет утренних зорь), и даже по названиям
учреждений — имгрэит (ИМГРЭ — Институт
минералогии, геохимии и кристаллохимии
редких элементов).
'К
СЕРА
Самородная сера встречается в виде ярко-
жёлтых кристаллов и их сростков. В числе
немногих минералов сера знакома человеку с
глубокой древности. Она была одним из
важнейших веществ в лабораториях алхимиков,
неизменным компонентом рецептов «философ-
«философского камня» — вещества, призванного превра-
превращать разные металлы в золото.
Кристаллы серы часто прозрачны, они
имеют жирный или алмазный блеск, низкую
твёрдость B). Особенностью серы является её
горючесть: она легко загорается и горит с
выделением едкого сернистого газа. Самород-
Самородная сера встречается в осадочных породах, где
возникает в результате жизнедеятельности
некоторых видов бактерий. Сера также часто
встречается в вулканических районах, где об-
образует кристаллические «шубы», нарастающие
на стенки трещин, через которые вырывается
поток горячих газов.
Кроме упомянутых здесь самородных
элементов в природе обнаружен и ряд других.
Известны самородные металлы платиновой
группы, мышьяк, сурьма, висмут, теллур,
свинец, олово. В последнее время их список
пополнили хром, титан, цинк, кадмий, алюми-
алюминий, кремний. Некоторые из этих находок были
крайне неожиданными и серьёзно изменили
многие представления о природных процессах.
289
Энциклопедия для детей
Сера.
ПИРИТ
Название этого минерала происходит от
греческого слова «лир» — «огонь», что,
вероятно, связано с его способностью давать
яркие искры при ударе. Это самый распрост-
распространённый минерал класса сульфидов. Он
имеет соломенно-жёлтый цвет, металлический
блеск, чёрный цвет черты, оставляемой на
неглазурованной керамической пластинке;
отличается довольно высокой твёрдостью F,5).
Пирит можно встретить а самых различных
горных породах, он образует громадные
залежи гидротермального происхождения,
может быстро накапливаться. Известен случай,
когда за несколько десятилетий в пирит
превратилось тело упавшего в шахту шведского
рудокопа. Известен ещё один минерал состава
FeSz, но образующий кристаллы не кубической,
а ромбической сингонии — марказит.
Пирит и марказит.
290
означают, что алмаз в 10 раз твёрже талька, а корунд в 3
раза твёрже, чем кальцит. На самом деле эти отношения
сложнее, и разница в измеряемых значениях твёрдости
минералов гораздо сильнее, чем это можно себе представить,
глядя на шкалу Мооса. Оказывается, что флюорит твёрже
гипса примерно в 4 раза, а алмаз — в 200 раз!
Большинство драгоценных и поделочных камней, ко-
которые используются в ювелирных изделиях, твёрже стекла
(твёрдость по шкале Мооса 5,5), так что, проведя камешком
из ювелирного изделия по стеклу, можно легко распознать
стеклянную имитацию драгоценного камня (она-то ца-
царапины на стекле не оставит).
ДАВАЙТЕ-КА
- ВЗВЕСИМСЯ
Одно из наиболее постоянных свойств минералов — их
плотность (или удельный вес), которая определяется как
отношение массы минерала к его объёму.
Даже не имея большого опыта, по высокой D,5 г/см3)
плотности легко отличить, например, барит от внешне
похожих на него минералов кальцита и полевых шпатов,
плотность которых не превышает 3 г/см3.
Высокий удельный вес многих рудных минералов
позволяет отделить их при помощи промывания. Текущая
вода легче уносит зёрна более лёгких минералов (кварца,
слюд, карбонатов и др.), а на дне остаётся тяжёлый
концентрат — шлих, в котором скапливаются «чемпионы»
по плотности среди минералов (до 20 г/см3 и более):
самородное золото и металлы платиновой группы, а также
алмазы и много других ценнейших минералов.
ОСКОЛКИ РАЗБИТОГО
ВДРЕБЕЗГИ МИНЕРАЛА
Среди свойств минерала есть и такое, определить которое
можно, лишь разбив его на несколько частей.
Способность минерала раскалываться по определённым
направлениям называется спайностью. В зависимости от
того, насколько легко он раскалывается и каким гладким
получается скол, говорят о весьма совершенной или
несовершенной спайности. Весьма совершенная спайность,
например, у кристаллов слюды, от которых даже пальцами
легко отделить блестящие пластинки. У некоторых ми-
минералов можно заметить несколько направлений спайности,
по которым разваливается образец после удара. Три таких
направления, например, можно обнаружить у кальцита или
полевых шпатов. Иногда спайности как таковой нет. Это
тоже характерный признак минералов, например кварца
или граната.
...И ПРОЧАЯ, И ПРОЧАЯ,
И ПРОЧАЯ...
Некоторые минералы можно определить, зная их особенные,
специфические свойства, например магнитность (для маг-
магнетита и пирротина), которую можно обнаружить по от-
отклонению стрелки компаса вблизи от минерала. Иногда они
имеют характерный вкус, например солёный галит или
горько-солёный сильвин (однако не стоит пытаться опре-
определять на вкус все встречающиеся минералы — это может
плохо кончиться), и даже запах (например, чесночный запах
для некоторых мышьяковых минералов). Есть и горючие
Минералы а горные породы
1. Наперсный крест. Золото,
альмандины, жемчуг, литьё,
чеканка, гильошировка, эмаль.
Петербург. 1899—1908 гг.
2. Брошь. Золото, бриллиант, алмазы,
сапфир, агат, стёкла, чеканка,
выпиловка, монтировка. Конец XX в.
3. Брошь. Золото, серебро, бриллиант,
алмазы, сапфиры, турмалин, опалы,
альмандин, жемчуг. Петербург.
1899-1908 гг.
4. Кулон. Золото, аквамарины, штамп, выпиловка,
монтировка. Казань (?) или Екатеринбург (?).
1908-1917 гг.
5. Яйцо с моделью крейсера «Память Азова». Золото,
платина, серебро, бриллианты, алмазы, рубин,
аквамарин, гелиотроп, бархат, литьё, чеканка,
гравировка, резьба по камню. Петербург. 1891 г.
6. Стакан. Серебро, нефрит, штамп, канфарение, резьба.
Петербург. 1915 г.
Ювелирные изделия из золота и серебра, изготовленные фирмой Фаберже.
Энциклопедия для детей
НЕМНОГО О ПИТАНИИ
И КАК ОНО
ОТРАЖАЕТСЯ НА
ВНЕШНЕМ ОБЛИКЕ
/казалось бы, такой заголовок немного не-
ш\обычен. Как это связано с минералами? А
ведь зто тоже о них.
Чтобы кристаллы минералов могли
возникнуть и вырасти, им, как и живым
существам, необходимо питаться. «Пищей» для
них служат частицы вещества, перемещающие-
перемещающиеся в той среде, где рождаются минералы.
«Родиной» для минералов могут быть раствор,
расплавленное вещество (например, магма)
или даже газ.
Конечно, у различных минералов «меню»
заметно отличается, они строят своё «тело» из
разных частиц. Растущий кристалл приверед-
привередливо выбирает из всего разнообразия окру-
окружающих частиц нужные ему и встраивает их в
свою кристаллическую решётку (правда,
самим этим частицам, вероятно, кажется, что
они просто ищут и находят для себя самые
удобные местечки).
Очень большое влияние на жизнь
растущего кристалла оказывают изменения в
количестве и качестве его питания. Интересно,
что самые совершенные кристаллы, отличаю-
отличающиеся геометрически правильными формами,
высочайшей прозрачностью (если данный
минерал вообще может быть прозрачным),
вырастают тогда, когда этот минерал был
ограничен в питании и рос медленно. Когда же
питание обильно, избыточно, кристалл часто
несовершенен по форме, наполнен всяким
«мусором» — включениями других минералов,
жидкостей или газов; кристаллы, способные
быть прозрачными, при этом оказываются
мутными.
Когда питания совсем мало, это тоже
плохо: минерал начинает терять частицы своего
вещества, растворяется и, в конце концов,
погибает.
Если же в какой-то среде находится
множество минералов одного вида, а питание
их недостаточно, то между ними может
развернуться настоящее сражение. Крупные
кристаллы начинают отнимать «пищу» у более
мелких, и те в результате погибают.
Случаются в жизни кристаллов и другие
драматические события. Так, например, крис-
кристалл может «отравиться», захватить такие
вещества, которые не позволяют ему больше
присоединять к себе всё новые частицы, и
тогда рост кристалла останавливается.
Очень своеобразны свойственные многим
минералам нитевидные, игольчатые кристаллы;
иногда их ещё называют «вискерсы» (по-англий-
(по-английски «усы»). Необычен и способ питания
некоторых из них. На вершине кристалличе-
кристаллической «нити» иногда сидит капля жидкости и
«ловит» необходимое вещество из окру-
окружающего газа, а затем отдаёт его растущему
кристаллу.
«Кристаллы-скелеты» — кажется, такое
возможно лишь в фильмах ужасов. Но нет,
термин «скелетные кристаллы» означает лишь,
что кристалл рос в таких условиях, когда новые
частицы присоединялись преимущественно к
его рёбрам, а середины граней отставали от
них по скорости роста. В результате часто об-
минералы, например самородная сера. А такой минерал, как
тальк, можно определить вообще с закрытыми глазами —
только дотронешься до него и сразу почувствуешь, что он
как бы покрыт жиром. Некоторые карбонаты, такие, как
кальцит и арагонит, «вскипают», если на них капнуть
кислотой, а минерал вольфрама — шеелит — ярко светится
под ультрафиолетовой лампой. Имея специальные приборы,
можно обнаружить радиоактивность минералов, содержа-
содержащих различные радиоактивные элементы (в основном уран
и торий).
КАК ИЗУЧАТЬ
МИНЕРАЛЫ
Современные способы исследования минералов обнаружили
и многие ранее неизвестные свойства. Это расширило арсе-
арсенал минералогии и показало, что мы многого не знаем даже
о давно открытых минералах.
Конечно, основным инструментом минералога являются
разнообразные микроскопы. Для изучения мелких зёрен и
кристаллов используют бинокулярные лупы, которые дают
объёмное изображение и увеличение в десятки раз. Глядя
через такой прибор даже на невзрачные корочки на
каком-нибудь камне, можно ощутить себя в многоцветных
зарослях кристаллов разнообразных причудливых форм.
Рассматривать мельчайшие зёрнышки минералов можно в
тонких пластинках, вырезанных из образца, под по-
поляризационным микроскопом (увеличение в сотни раз).
Удивительные эффекты даёт поляризованный свет, когда
проходит сквозь кристаллы: он «раскрашивает» каждое
зёрнышко минерала в ярчайшие краски, меняющиеся,
гаснущие и переливающиеся при поворотах столика
микроскопа.
Мельчайшие зёрнышки и кристаллы можно рассмотреть
с помощью электронных микроскопов, увеличивающих их
изображение во многие тысячи и даже миллионы раз. Они
«ощупываются» пучком электронов, примерно таким же,
каким «рисуется картинка» на экране телевизора.
Фантастическая зоркость современных электронных
микроскопов позволяет проследить даже за поведением
отдельных атомов в кристаллах. Есть у пучка электронов и
ещё одна поразительная способность. Если направить его на
какой-нибудь минерал, то каждый атом в нём отзовётся
своим, характерным только для этого химического элемента
рентгеновским излучением. Приборы, использующие этот
эффект, например электронные микрозонды, позволяют
определить химический состав мельчайших зёрнышек
минералов. Электронный пучок, как и рентгеновские лучи,
помогает проникать и в секрет структуры минералов.
Такую важную характеристику минералов, как твёрдость
(точнее, микротвёрдость), минералоги сейчас оценивают по
глубине вдавливания в минерал алмазной пирамидки под
определённой нагрузкой. А для исследования цветов и
оттенков минералов сейчас используются спектрофотомет-
спектрофотометры — приборы, позволяющие измерить, сколько света
поглощает (или отражает) данный минерал.
По-новому «осветили» многие минералы электромаг-
электромагнитные волны невидимой части спектра — от радиоволн до
гамма-излучения. В наше время легко определить минерал
с помощью инфракрасных лучей, а рентгеновские лучи
проникают в тончайшие особенности расположения атомов
в кристаллах минералов.
292
Минералы и горные породы
Сейчас разрабатываются и используются методы изу-
изучения минералов с применением лазерной техники, нейтрон-
нейтронных пучков, синхротронного излучения.
Так что теперь на вопросы учёных минералы отвечают
прихотливыми узорами на фотопластинках, колонками
цифр и кривыми на дисплеях компьютеров. Чтобы
разобраться в их ответах, нужно знать физику, химию,
математику и уметь пользоваться компьютерной техникой.
ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ
МИНЕРАЛОВ
Давайте представим каменную оболочку нашей планеты —
земную кору — в виде огромного сказочного мира, на-
населённого минералами. Мы уже знаем, как знакомиться с
его жителями, в чём они похожи друг на друга и чем
различаются. Теперь обратим внимание на их родственные
связи. Оказывается, существует несколько больших се-
семейств (классов) минералов, которые выделяются на ос-
основании сходства их химического состава. Обычно различа-
различаются следующие классы минералов: самородные элементы,
существующие в природе в свободном виде, т.е. в виде
простых веществ; сульфиды — соединения элементов с се-
серой; галогениды — соединения с галогенами (фтором, хло-
хлором, бромом или йодом); оксиды — соединения с кис-
кислородом; силикаты — кремний-кислородные соединения
(раньше их рассматривали как соли кремниевых кислот);
соли угольной {карбонаты), серной (сульфаты), фосфорной
{фосфаты), азотной (нитраты) кислот и некоторые другие.
Состав вещества, как известно, выражается при помощи
химических формул. Для того чтобы записать состав
минерала, часто применяют специальные кристаллохими-
ческие формулы.
Например, группа атомов СОз в формуле кальцита
выделяется квадратными скобками Са[СОз]. Таким же
образом поступают и с шестичленным «кольцом» из атомов
кислорода и кремния в формуле берилла BesAhCSieOis].
Когда в тех же самых местах (позициях) оказываются атомы
разных элементов, как, например, атомы (ионы) железа и
магния в оливине, то в формуле минерала они помещаются
в круглые скобки: (Mg, Fe)[SiO4] (явление, когда разные по
составу вещества могут заменять друг друга в кристалличе-
кристаллической решётке и образовывать одинаковые по структуре
кристаллы, называется изоморфизмом).
Некоторые минералы содержат воду, но это вовсе не та
вода, с которой мы хорошо знакомы. Вода в минералах
находится в «связанном» состоянии, она различными
способами «встроена» в их кристаллическую решётку, и её
можно удалить только при нагревании минералов. При этом
обычно они меняют свою кристаллическую структуру и
превращаются в другие минералы. Если нагреть гипс —
содержащий воду сульфат кальция (CaSO4 • 2Н2О), — он
превратится в безводный минерал ангидрит (CaSO-i).
г гзд* ■ ГЛАВНОЕ — ПОРЯДОК,
ИЛИ КАК УСТРОЕНЫ КРИСТАЛЛЫ
Значит, даже для того чтобы правильно написать формулу
минерала, надо знать, каким образом в его структуре рас-
располагаются слагающие её «кирпичики» — атомы, молеку-
молекулы, ионы. Что же такое кристаллическая структура? Это и
есть порядок расположения мельчайших частиц в про-
пространстве.
разуются очень красивые, ажурные, хрупкие
кристаллы. Знакомые всем «скелетные крис-
кристаллы» — это разнообразные шестилучевые
звёздочки снежинок.
Даже незначительные нарушения условий
«питания» во время роста могут заставить крис-
кристаллы минералов существенно изменить облик.
Вот один пример такого изменения. Чтобы
увидеть «ростовые зоны» (последовательно на-
нараставшие слои), возьмём кубический крис-
кристаллик пирита, распилим его пополам,
отполируем и протравим этот срез. (Травлени-
(Травлением называются различные способы выявления
внутренней структуры среза.) Может оказаться,
что в своём «младенчестве» кристалл имел ок-
таэдрическую (8-гранную) форму, потом он
оброс целым комплексом граней, из которых
всё больше разрастались грани пентагондо-
деказдра A2-гранника, каждая из граней
которого является пятиугольником), а потом и
они уступили место граням куба.
Но даже сохраняя те же самые грани, крис-
кристаллы одного минерального вида, растущие в
разных «питательных средах», могут оказаться
совершенно непохожими друг на друга.
Например, кристаллы апатита могут выглядеть
и как плоские шестиугольные пластинки, и как
удлинённые «карандашики», и даже как иголоч-
иголочки. Конкретные причины такого влияния
«питательных сред» на облик минералов во
многих случаях ещё не ясны.
КИНОВАРЬ
Название этого сульфида ртути имеет
древнеиндийское происхождение, и
связано оно с названием красной смолы, счи-
считавшейся кровью дракона. Это очень красивый
красный или тёмно-красный минерал, с ал-
алмазным блеском. Издавна используется как
основная руда ртути и в качестве минеральной
краски. Киноварь, как и галенит, отличается
высоким удельным весом (8,1 г/см3).
Энциклопедия для детей
АНТИМОНИТ
Латинское antimomum означает «сурьма».
Название указывает на значение этого
минерала как основной сурьмяной руды.
Антимонит обладает свинцово-серым цветом,
металлическим блеском. В отличие от галенита
он образует игольчатые, столбчатые кристаллы
с совершенной спайностью вдоль удлинения
кристаллов.
Антимонит.
ЛУРИПИГМЕНТ
Название этого минерала с латинского
переводится как «золотая краска». Это
очень красивый минерал золотисто-жёлтого
цвета, с жирным или алмазным шелковистым
блеском, совершенной спайностью, очень
мягкий (твёрдость 1,5—2).
Красочно выглядят его сростки с другим
сульфидом мышьяка — оранжево-красным
реальгаром, который встречается в низкотемпе-
низкотемпературных гидротермальных жилах.
Аурипигмент.
294
Согласитесь, всё-таки разные вещи — беспорядочно
сваленная груда кирпичей и стена дома, которая аккуратно
сложена из этих кирпичей. Так же и частицы вещества:
когда они образуют кристалл, то располагаются рядами,
цепочками, в виде сеточек. Они отстоят друг от друга на
одинаковых, повторяющихся расстояниях.
Мы привыкли думать, что для поддержания порядка
необходимо прилагать какие-то усилия. Однако порядок в
структуре кристаллов возникает и поддерживается как бы
сам собой. Чтобы увидеть, как образуется такой порядок,
достаточно насыпать в коробочку много одинаковых
шариков и слегка встряхнуть её. Если под рукой нет
шариков, воспользуйтесь одинаковыми монетами. Раз-
Разложите их на столе и сдвиньте ладонями так, чтобы они
наиболее плотно соприкасались друг с другом. Что
получилось? Вокруг каждой монеты, лежащей внутри,
закономерно расположились шесть таких же монет. При
этом образовались ряды соприкасающихся монет, про-
протянувшиеся в трёх разных направлениях. Конечно, это
очень простой пример «наведения порядка». Частицы,
слагающие настоящие кристаллы, далеко не похожи на
шарики. Более того, многие кристаллы состоят из разных
частиц. Тем не менее их взаимное расположение очень
похоже на то, что мы увидели на примерах с шарами и
монетами.
Внутреннее устройство кристалла неизбежно отражается
и на его внешнем облике, и на его форме. По форме
кристалла определяют, в каком порядке соединились
частицы в его структуре. И, конечно, можно с большей
уверенностью говорить, что в октаэдрическом кристалле
флюорита, шестиугольной пластинке графита и в пластинча-
пластинчатом кристалле барита частицы расположены по-разному. А
вот в «кубиках» галита и галенита они расположены очень
похоже, хотя эти минералы имеют различный химический
состав.
Как же описать эти различия и сходства? Обратим
внимание на симметричность всех кристаллических струк-
структур и соответственно кристаллов. Но симметричны они
по-разному. Ещё раз призовём на помощь воображение.
Представим себе, что каждый кристалл, каждый минерал —
это целое царство. Все его подданные — атомы, молекулы,
ионы — обязаны подчиняться строжайшим законам.
Порядок в царстве кристалла идеальный. С ним даже
отдалённо не сравнятся армейские колонны на военном
параде.
Кристаллическая решётка
каменной соли (галита).
Чёрные кружки —
ионы натрия,
белые — ионы хлора.
Минералы и горные породы
Управляет этим царством очень строгая властительни-
властительница — симметрия. Её нельзя разглядеть даже в самый
сильный микроскоп, потому что у неё нет ни тела, ни объёма,
ни массы. Однако у неё есть слуги, которые взирают на
окружающие ряды, цепи, кольца и следят за тем, чтобы все
частицы и атомы занимали чётко установленное для них
место. Имя этих слуг — «элементы симметрии»: центры,
плоскости и оси симметрии.
Центр симметрии — особая точка (она может быть
только одна) внутри какой-нибудь фигуры, которую об-
образуют частицы кристалла. Она отличается тем, что любая
проведённая через неё прямая линия по обе стороны и на
равных расстояниях от неё встретит подобные точки.
Например, возьмём куб или шар. Их геометрический центр
и есть центр их симметрии.
Плоскостью симметрии называется плоскость, делящая
фигуру на две зеркально-подобные части. Такую плоскость
каждый может найти на своём теле, мысленно «разделив»
его на правую и левую половины.
Ось симметрии — прямая линия, проходящая через
фигуру, при повороте вокруг которой эта фигура сов-
совмещается сама с собой. Число совмещений фигуры с собой
при повороте её вокруг оси симметрии на 360° называется
порядком оси. Так, например, через грифель шестигранного
карандаша проходит ось симметрии шестого порядка.
В минералах могут быть оси симметрии только второго,
третьего, четвёртого и шестого порядков, а живые ор-
организмы (например, морские звёзды) могут обладать
«запрещённой» для минералов осью пятого порядка.
Правда, обнаружены и кристаллы с осью пятого порядка, но
это не минералы, а «живые» кристаллы — вездесущие и
коварные вирусы. Похоже, что по этой оси проходит одна
из границ между миром живого и неживого. Ось симметрии
седьмого порядка в природе вообще не встречается. Если
предмет имеет такую ось — значит, он сотворен разумным
существом, человеком.
Но вернёмся к минералам. Мы должны решить задачу:
по элементам симметрии научиться определять их сходства
и различия. Например, кристалл кубической формы имеет
следующий набор элементов симметрии: три оси четвёртого
порядка, четыре оси третьего порядка, девять плоскостей и
центр симметрии. Попробуйте их найти и сравнить с набором
элементов симметрии, например тетраэдра (фигуры с
четырьмя гранями — равносторонними треугольниками).
Как бы ни был сложен такой подход, только по степени
симметричности мы сможем подразделить кристаллы на
семь классов (сингоний), семь разновидностей: кубическую,
тетрагональную, гексагональную, тригональную, ромбиче-
ромбическую, моноклинную и триклинную. Иными словами,
властительница-симметрия может создавать семь основных
видов конструкций, которые образуют её подданные, и для
поддержания порядка в каждой из них требуется оп-
определённое число слуг — плоскостей, осей и центра
симметрии.
Интересно, что одни и те же вещества в разных условиях
могут образовывать совершенно разные кристаллические
структуры, а следовательно, и разные минералы. Ярким
примером этого является углерод: если у него гексагональ-
гексагональная сингония, то образуется графит, если кубическая —
алмаз.
□ ГАЛОГЕНИДЫ
ФЛЮОРИТ
Ещё его часто называют плавиковым шпатом.
Это название, как и слово * флюорит * (от
лат. (here — «течь»), связано с
использованием этого минерала в качестве
флюса — вещества, помогающего при
выплавке, например, металлов. Известны очень
разнообразные по окраске разновидности флю-
флюорита — зелёные, голубые, фиолетовые,
чёрные, жёлтые, розовые, коричневые,
красные. Реже минерал бесцветен. Часто
смену цветов мощно увидеть даже в пределах
одного кристалла. От его центра к поверхности
могут многократно сменять друг друга
зелёные, розовые, лиловые, бесцветные зоны.
Интересно, что цветом флюорита легко
управлять, нагревая его или воздействуя
рентгеновскими лучами. Некоторые
разновидности флюорита можно заставить
светиться голубым, зелёным, фиолетовым
светом, облучая минерал ультрафиолетовыми
лучами или нагревая его. Обычно флюорит
прозрачен или полупрозрачен, имеет
стеклянный блеск, для него характерна
совершенная спайность.
Флюорит.
ГАЛИТ
ААожет быть, кто-то и не слышал названия
/YXэтого минерала, но уж сам-то минерал на-
наверняка знают все. Очищенный галит — это
поваренная соль (от греч. ягелся — «соль»),
Галит — прозрачный или полупрозрачный
минерал со стеклянным блеском, обычно
бесцветен, но минеральные примеси часто ок-
окрашивают его в серый, красный, коричневый
цвета. Красивая голубая и фиолетовая окраска
некоторых галитов связана с воздействием на
них радиоактивных лучей в природных зале-
залежах. Встречается галит и в виде кубических
кристаллов, которые обладают совершенной
спайностью и легко раскалываются на па-
параллелепипеды.
В природе он часто образует колоссальные
295
Энциклопедия для детей
залежи — целые слои толщиной в сотни
метров. Галчт легче большинства других
горных пород, и поэтому иногда его слои
«всплывают», как капли масла, на которое
налили воду. При этом образуются целые
«горы» из соли — «соляные купола». Пре-
Прекрасные ажурные кристаллы галита можно
найти в некоторых высыхающих соляных
озёрах. Основные отложения галита обра-
образовались при отступании, высыхании древних
морей. В этих отложениях галит встречается
вместе с кальцитом, гипсом, сильвином (KCI).
Галит.
У «АДСКИХ ВРАТ»
П стречи с дьяволом» — так назвал свою
™ wJ книгу известный вулканолог Гарун
Тазиев. И действительно, мир вулканов — их
безжизненная, покрытая тёмным шлаком
поверхность, буйство огненной стихии,
сжигающие всё на своём пути потоки лавы,
коварные «палящие тучи», сернистые
испарения — издавна наводил людей на мысль,
что именно здесь находятся окна в царство
дьявола, в преисподнюю.
Минералог же видит, как вулкан своим
дыханием создаёт поразительные, уникальные
минералы.
Вулканы при извержении выделяют
громадное количество газов. Известно, что
лишь один из боковых конусов Этны при своём
последнем извержении в 1978 г. выделял в
виде пара более 200 млн л воды в день. Но и
когда вулкан не извергается, через трещины в
нём непрерывно идёт поток горячих газов. А на
стенках этих трещин из газов осаждаются
разноцветные кристаллические корочки разно-
разнообразных минералов. В большом количестве
здесь можно встретить уникальные хлориды,
фториды К, Na, Fe, Mn, АЛ, Си, РЬ, различные
сульфаты, оксиды железа, марганца, меди.
Скопления самородной серы бывают настолько
велики, что иногда разрабатываются как
месторождения. В Италии из таких скоплений
добывается и удивительный минерал сассолин
(НзВОз) — природная борная кислота. Встре-
Структуры алмаза (слева) и графита (справа).
Вертикальные линии соединяют атомы чередующихся слоев.
ГДЕ И КАК ОБРАЗУЮТСЯ
МИНЕРАЛЫ
Надо быть смелым,
чтобы видеть скрытое...
Морис Метерлинк
-■ ,Ш*Г••'■■,£'*■.;-;/ :«'ч- *.'■■ ;rf- "■•-■ .•.:■•: ! «Синяя птица»
МОЛЧАЛИВЫЕ
СВИДЕТЕЛИ
Рождение большинства минералов скрыто от нас: эту тайну
хранят миллионы лет, прошедшие с момента их образования
в недосягаемых глубинах Земли. Там и сейчас происходят
загадочные процессы рождения минералов и превращения
их друг в друга.
Возьмите в руки обломок горной породы, из которой
выступают голубовато-серый кристалл-«бочонок» корунда,
или похожие на молодую траву «заросли» кристаллов
эпидота на магнетитовой руде, или рассыпающийся под
пальцами на блестящие пластинки слюдяной сланец, или
просто обломок гранита с железнодорожной насыпи.
Взгляните на находку и задумайтесь: это соприкосновение с
частицами, возраст которых исчисляется миллиардами лет,
которые возникли задолго до появления живых существ и
исчезновения многих из них.
Минералы земной коры тысячами незримых связей
взаимодействуют, казалось бы, с совершенно чуждым им
миром живой природы. Они участвуют практически во всех
природных процессах, в том числе и в круговороте в природе
таких важнейших для жизни элементов, как, например,
кислород, углерод, сера, фосфор. Есть и гипотезы, что
некоторые минералы послужили «верстаком», на котором
были «сконструированы» сложные органические молекулы,
давшие начало жизни на Земле.
Так получилось, что человек больше знает о событиях,
происходящих на расстоянии в миллионы световых лет, чем
о том, что творится глубже десятка километров у него под
ногами. Самыми надёжными свидетелями скрытой от нас
жизни Земли являются минералы, которые образовались в
недрах планеты и затем в результате геологических
процессов оказались наверху и стали доступны для
изучения. Если о событиях, происшедших сотни и тысячи
лет назад, можно узнать из наскальных рисунков и
296
Минералы и горные породы
Кварц.
Агат.
Оникс.
чаются и просто поразительные находки. Так, на лаве
Везувия находили корочки серых кристаллов
удивительного соединения Рез№ — минерала сидеразота.
В возгонах (твёрдых продуктах деятельности вулканиче-
вулканических газов) вулкана на одном из Курильских островов
нашли скопление сульфиде редчайшего элемента —
рения. А в трещинах вулканических конусов, выросших за
несколько месяцев в ходе знаменитого Толбачикского
извержения 1976 г. на Камчатке, были найдены такие
самородные металлы, как железо, алюминий, медь, цинк,
олово, свинец, титан, золото. Это поставило учёных перед
множеством вопросов, в частности каким образом эти
металлы переносились вулканическими газами и что же в
самом деле происходит при извержениях.
ОКСИДЫ
КВАРЦ
Это один из самых распространённых минералов.
Несмотря на простой состав, известно множество его
разновидностей, которые составляют целый мир
ювелирных и поделочных камней. Известны
разновидности кристаллического кварца различных
цветов: фиолетовый и лиловый аметист, жёлтый цитрин,
коричневатый раухтопаз, чёрный морион. Бесцветный кр-
кристаллический кварц называется горным хрусталём. Скры-
токристаллическая разновидность кварца — халцедон —
тоже образует целую гемму разновидностей: зелёный
хризопраз, мясо-красный карнеол, розовый сердолик,
полосчатые агаты и ониксы и множество других. Вкл-
Включения различных минералов могут превращать кварц в
мерцающий жёлтыми и красноватыми «звёздочками»
авантюрин, в шелковисто-переливающиеся «тигровый
глаз», «кошачий глаз» и «соколиный глаз».
У кварца обнаружено много замечательных свойств,
которые сейчас широко используются человеком. В
отличие or обычного стекла кварц прозрачен не только
для видимых, но и для ультрафиолетовых и инфракрасных
лучей, что позволяет использовать его в различных оп-
оптических приборах. Небольшой коэффициент теплового
расширения даёт возможность делать из кварцевого
стекла посуду, которую можно без опасений ставить
прямо на огонь. Всем, наверное, известны «кварцевые»
часы. В них, как и во многих других электронных прибо-
приборах, используется важное свойство кварца — он колеб-
колеблется под действием электромагнитного поля
(пьезоэффект).
Кварц может образовываться и встречаться в самых
разных условиях — в магматических, метаморфических,
осадочных породах. Самые крупные и хорошо
огранённые кристаллы кварца можно найти в пегматитах и
гидротермальных жилах.
Благородный
опал.
297
Энциклопедия для детей
ГЕМАТИТ
Название минерала произошло от гречес-
греческого слова «гематос» («кровь»). Это
связано с характерным вишнёво-красным
цветом черты, которую оставляет этот
минерал на специальной керамической
пластинке. Сам гематит бывает от буро-
красного до чёрного цвета, его кристаллы
обладают полу металлическим или алмазным
блеском. Гематит образует уплощённые крис-
кристаллы, которые образуют красивые сростки
(«гематитовые розы»).
Гематит.
От
Ещё один оксид железа. Назван он,
вероятно, по имени легендарного
древнегреческого пастуха Магнуса,
нашедшего природную магнитную гору.
гематита он отличается чёрным цветом,
сильными магнитными свойствами (около об-
образца, содержащего магнетит, легко заметить
отклонение стрелки компаса) и формой крис-
кристаллов.
Магнетит встречается в магматических,
метаморфических породах (это из-за него
гигантское скопление железных руд на
территории России получило название Кур-
Курской магнитной аномалии).
Он является представителем большого
семейства минералов — группы шпинелей,
куда входят благородная шпинель (MgAliOd
— прозрачный драгоценный камень розового
цвета, украшающий королевские короны,
хромит (FeCriOj) — основная хромовая руда,
и многие другие минералы.
старинных манускриптов, если о происходившем на Земле
миллионы лет назад рассказывают остатки животных и
растений прошедших эпох, то минералы могут поведать о
жизни Земли за колоссальный промежуток времени. Может
быть, этот кристалл пирита вырос незадолго до таинственной
катастрофы, положившей конец владычеству динозавров на
Земле, а это невзрачное зёрнышко полевого шпата возникло
на молодой, совершенно безжизненной планете, которая ни
очертаниями материков, ни составом атмосферы ещё не
напоминала современную Землю.
Конечно, чтобы что-то узнать о возникновении и жизни
минералов, надо суметь спросить их и понять ответ.
Посмотрим, например, на прозрачные пластинки, сде-
сделанные из некоторых кристаллов кварца, циркона или
касситерита. В них даже невооружённым глазом можно
заметить по-разному окрашенные полоски (ростовые зо-
зоны) — следы последовательного роста кристаллов. Они есть
во многих минералах и зачастую настолько тонки, что их
трудно разглядеть даже при помощи микроскопа. В них, как
на компакт-диске или компьютерной дискете, записана
история минерала, история окружавшей его среды. Колос-
Колоссальное количество сведений о жизни минерала и о том, что
происходило вокруг него, зашифровано в изменении его
состава, появлении в нём неоднородностей (в том числе
минеральных, газово-жидких включений). Теперь наша
задача состоит в том, чтобы научиться расшифровывать эти
записи. Работа эта во многом только начинается, и впереди
ещё много интересного и неожиданного.
Как возникли минералы, почему некоторые из них всегда
находятся рядом, а иные никогда не встречаются вместе?
Сейчас уже ясно, что рождение и преобразование минера-
минералов — важная часть грандиозных процессов жизни всей
известной нам части Вселенной, но здесь мы остановимся на
способах образования минералов лишь во внешней твёрдой
оболочке Земли — земной коре.
ПОДНЯВШИЕСЯ
ИЗ ПЕКЛА
В глубинах Земли существуют области, где вещество на-
находится в жидком, расплавленном состоянии, называемом
магмой. Когда магма поднимается вверх, она начинает мед-
медленно остывать, при этом один за другим образуются разные
минералы. Тем, которые рождаются первыми, повезло: они
формируют правильные кристаллы, потому что ничто не
мешает их росту. Минералам, которые возникают позже,
приходится тесниться в промежутках, поэтому форма их
далека от правильной. Зная эту закономерность, можно
исследовать магматическую горную породу и установить, в
каком порядке образовались минералы при остывании рас-
расплава на глубине. Особенно хороши для изучения такие
горные породы, как граниты, диориты, габбро, полиро-
полированные пластины которых часто используют для облицовки
зданий, памятников, станций метрополитена.
Если магма свободно изливается на поверхность Земли
(её называют лавой), то затвердевает она так быстро, что
часть её вещества не успевает образовать кристаллы и
застывает в виде стекла. Конечно, оно не похоже на оконное
стекло: обычно это тёмное, непрозрачное вещество, состав-
составляющее основу таких вулканических пород, как базальты.
Горная порода, целиком состоящая из вулканического
298
Минералы а горные породы
стекла, называется обсидиан. Он используется как поде-
поделочный камень.
Иногда подъём магмы сопровождается взрывами, ко-
которые дробят горные породы и выбрасывают наверх
минералы, образовавшиеся на больших глубинах. Это так
называемые трубки взрыва, которые содержат редкие
минералы, образовавшиеся при очень высоких температурах
и давлениях. Из них наиболее известны алмазоносные
кимберлитовые трубки, названные так по месту их первой
находки — посёлку Кимберли в Южной Африке. Они имеют
форму вертикального конуса, расширяющегося до несколь-
нескольких сотен метров у поверхности Земли и сужающегося на
глубине до десятков километров. Предполагают, что по ним
с глубины свыше 100 км, где температура и давление
достаточно высоки, было поднято к поверхности вещество,
в котором образовались алмазы.
ГОРЯЧЕЕ
ДЫХАНИЕ ГЛУБИН
При остывании магмы выделяется большое количество «ле-
«летучих» веществ в виде газов и растворов. Проходя по тре-
трещинам в окружающих горных породах, они остывают и
образуют очень разнообразные горные породы: пегматиты,
грейзены и гидротермальные жилы, которые содержат важ-
важнейшие руды металлов.
Пегматиты своё название получили от греческого
«пегматос» — «крепкая связь», вероятно, из-за «про-
«проросших» друг в друга кристаллов кварца и полевого шпата.
Пегматиты — обычно крупнозернистые (т.е. состоящие из
крупных зёрен минералов) горные породы, часто содержат
гигантские кристаллы некоторых минералов. В них,
например, находили кристаллы кварца размером до 5,5 м,
кристаллы берилла длиной 6 м и весом 200 т, 10-метровые
кристаллы полевого шпата. Очень богаты пегматиты
минералами редких и редкоземельных элементов, многие из
которых встречаются только в них. В образовании пег-
пегматитов ещё очень много неясного, но большинство учёных
считают, что минералы в них образуются при кристалли-
кристаллизации «остаточного» расплава, который насыщен водой и
газами и остаётся жидким, когда уже большая часть магмы
раскристаллизовалась.
Грейзены получили своё название от немецкого слова
Greisen — «расщепление». Это связано с тем, что основной
минерал многих грейзенов — слюда — легко расщепляется
на пластинки. Грейзены образуются из магматических
горных пород, в основном из гранитов, которые изменяют
свой минеральный состав под действием горячих газов и
растворов. Они тоже часто содержат многие ценнейшие
руды, например олова и вольфрама, а также красивейшие
кристаллы турмалинов, бериллов, топазов.
^ ' гЛ СОКРОВИЩА
ИЗ «ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ»
«Горячая вода» — так можно перевести название горячих
источников и горячих подземных растворов (гидротерм).
Они интересны ещё и тем, что образуют множество мине-
минералов. Температура гидротермальных растворов может ко-
колебаться от 50—150° С (низкотемпературные гидротермы) до
почти 400° С (высокотемпературные гидротермы). Эти тем-
температуры могут превышать всем хорошо известную тем-
Магнетит.
О КАРБОНАТЫ
КАЛЬЦИТ
Это один из наиболее распространённых
минералов. Он бывает белым, серым, бу-
бурым, голубым, зелёным, жёлтым, розовым и
даже чёрным. Его кристаллы обладают совер-
совершенной спайностью по трём направлениям и
раскалываются на правильные фигурки, каждая
грань которых имеет форму параллелограмма.
Кальцит образует очень разнообразные крис-
кристаллы or пластинчатой до вытянуто-призматиче-
вытянуто-призматической формы. Его легко отличить по «вски-
«вскипанию» под действием даже разбавленных
кислот. Прозрачная разновидность кальцита —
исландский шпат — обладает способностью
расщеплять проходящий через него луч света
на два так, что, если взглянуть на предмет
через пластинку исландского шпата, его изо-
изображение раздваивается. Этим свойством обла-
обладают многие минералы, но кальцит — практиче-
практически единственный, в котором это явление
(двулучепреломление) заметно невооружён-
невооружённым глазом.
Основная часть кальцита в природе
содержится в многокилометровых толщах оса-
осадочных пород — известняков, в метаморфизо-
ванных известняках — мраморах. Если
приглядеться ко многим из этих пород, ока-
окажется, что они почти целиком сложены из
карбонатных остатков обитателей древних
морей — морских лилий, морских ежей, ра-
раковин разнообразных моллюсков.
Вода легко растворяет и вновь переотлагает
кальцит в осадочных породах. С этим связано
возникновение загадочного и чарующего мира
пещер с их разноцветными, спускающимися с
кровли гигантскими кальцитовыми «сосулька-
«сосульками» — сталактитами; растущими вверх колон-
колоннами — сталагмитами; хрупкими «каменными
цветами» и зарослями странных ветвистых
кальцитовых образований — гелектами.
Вместе с кальцитом осадочные породы и
гидротермальные жилы часто содержат такие
карбонаты, как доломит (СаМд[СОз]2),
сидерит (РеСОз). Магнезит (МдСОз) и
родохрозит (МпСОз) обычно встречаются в
гидротермальных жилах.
299
Энциклопедия для детей
Кальцит.
МАЛАХИТ И АЗУРИТ
Эти минералы хорошо известны как ювелир-
ювелирные и поделочные камни: изумрудный и
тёмно-зелёный малахит, названный так из-за
сходства своего цвета с цветом листьев мальвы
(по-гречески «малахэ»), ярко-синий азурит,
название которого происходит от персидского
слова «лазвард» — «голубой» (только не надо
путать азурит с лазуритом, тоже синим, но си-
силикатным минералом). Малахит часто встреча-
встречается в виде «почек» с концентрически-зональ-
концентрически-зональным строением, а азурит образует кристалличе-
кристаллические корочки, землистые агрегаты. Очень кра-
красив волокнистый малахит с шелковистым блес-
блеском («плисовый малахит»). Редко, но всё же
встречаются и отдельные кристаллы малахита.
Образуются эти минералы там, где вблизи
поверхности окисляются сульфидные медные
руды. Очень часто эти руды можно найти по
землистым малахитовым корочкам (медной
зелени).
Интересно, что уральский малахит, красота
которого воспета писателем Павлом Петрови-
Петровичем Бажовым в «Малахитовой шкатулке» и кото-
который известен как один из ценнейших поделоч-
поделочных камней, на первых порах после открытия
его месторождений на Урале в 1635 г.
использовался лишь в качестве медной руды.
пературу кипения воды A00° С), но даже очень горячие
растворы не превращаются в пар, если давление достаточно
высоко. Если действие происходит на глубине, где горячие
растворы обычно движутся по трещинам в горных породах,
то на стенках этих трещин формируются разнообразные
минералы. Так образуются гидротермальные жилы.
Самое интересное происходит там, где эти растворы
приближаются к поверхности и где резко понижается
давление. Они бурно вскипают (с этим, в частности, связано
такое удивительное явление природы, как гейзеры), и из них
начинает выделяться множество минералов. Очень похожее
явление — образование накипи в чайнике. Это тоже
отложение минеральных веществ из горячей воды, только в
домашних условиях. Отложения минеральных веществ
часто полностью забивают водопроводные трубы, по ко-
которым текут «рукотворные гидротермы».
С гидротермами связано образование важнейших рудных
месторождений — золота, меди, свинца, цинка.
СМЕНИВШИЕ ОБЛИК
И ИМЯ
В недрах Земли горные породы часто изменяют свой мине-
минеральный состав под действием внутреннего тепла или из-за
повышенного давления. Это явление называется метамор-
метаморфизмом. Термин «метаморфизм» обозначает один из важ-
важнейших процессов в жизни каменной оболочки Земли. Уди-
Удивительные превращения — вот что происходит практически
с любым веществом, которое волей геологической судьбы
погружается в недра Земли или попадает в непривычные для
него условия. Рождаются не только новые минералы, но и
новые горные породы, которые ими образованы. Из наиболее
известных метаморфических пород можно назвать гнейсы,
сланцы, кварциты, мрамор. Они образуются при перекри-
перекристаллизации как осадочных пород (например, кварциты из
песчаника, мрамор из известняка), так и некоторых магма-
магматических (некоторые гнейсы из гранитов, серпентиниты из
перидотитов). Минеральный состав многих метаморфиче-
метаморфических пород точно указывает на условия, в которых они
изменялись.
Когда в глубинах Земли магма встречается с горными
породами, сложенными в основном карбонатами, возникают
кладовые ценнейших и красивейших минералов — скарны.
«Скарн!» — это возглас шведских горняков, когда они,
пробивая шахту к богатой магнетитовой руде, вместо неё
наталкивались на пустую породу. Но не такой уж она
оказывается и пустой. Скарны, которые образуются на
контакте магмы с мрамором, содержат гранаты, пироксены,
благородную шпинель и некоторые другие драгоценные
камни.
СОЛНЦЕ, ВОЗДУХ, ВОДА
И МИНЕРАЛЫ
Как бы ни были тяжелы условия в глубинах Земли, всё-таки
для большинства минералов они очень благоприятны: там,
можно сказать, их родной дом. Лишь только минерал ока-
оказывается на поверхности земли, на него начинают дейст-
действовать многочисленные внешние силы, в первую очередь
Солнце, воздух и вода. Изменяются условия — приходится
изменяться и минералам. При этом часто образуется мно-
Минералы и горные породы
жество новых минералов. Вода и кислород воздействуют на
руды, образовавшиеся на глубине, и окисляют их (их скоп-
скопления называются зонами окисления). Скопления новых
минералов образуют так называемые коры выветривания
горных пород.
В условиях жаркого климата в морях и озёрах выпадают
в осадок различные соли, тоже образующие на дне залежи
минералов. Ещё большие минеральные массы образуют
остатки различных организмов.
ВЕЧНОЕ
ПРЕВРАЩЕНИЕ
Все процессы образования минералов тесно связаны друг с
другом: образовавшийся из горячей магмы кристалл по-
полевого шпата, попав на поверхность Земли, превращается в
каолинит и гидрослюды осадочных пород, а когда эти поро-
породы погрузятся в глубины Земли, то их минералы в свою
очередь могут превратиться в кристаллы рубина, ставролита
или того же полевого шпата. Это вечное превращение, об-
обновление минералов прекрасно описано «поэтом камня»,
минералогом, геохимиком Александром Евгеньевичем Ферс-
Ферсманом. «Всюду вокруг нас идёт напряжённая химическая
работа. Всюду старые тела перерабатываются в новые, осад-
осадки ложатся на осадки, накопляются минералы; разрушен-
разрушенный и выветрившийся минерал сменяется другим, неза-
незаметно на свободную поверхность ложатся новые и новые
слои... Так постепенно продукты разрушения Земли, усколь-
ускользая от власти деятелей поверхности и закрываясь новыми
осадками, переходят в чуждые им условия глубин. А в
глубинах породы воскресают в совершенно новом виде. Там
они соприкасаются с расплавленным океаном магмы, ко-
который проникает в них, то растворяя, то вновь выкристалли-
выкристаллизовывая минералы. Так осадки поверхности снова соприка-
соприкасаются с магмой глубин, и частица каждого вещества совер-
совершает много раз свой долгий путь в вечном движении».
КАКИЕ БЫВАЮТ
МИНЕРАЛЫ
...А город был чистое золото, подобен
чистому стеклу. Основания стены города
украшены всякими драгоценными камнями:
основание первое — яспис (яшма), второе
— сапфир, третье — халцедон, четвёртое
— смарагд (изумруд), пятое — сардоникс,
шестое — сердолик, седьмое — хризолит,
восьмое — берилл, девятое — топаз,
десятое — хризопраз, одиннадцатое —
гиацинт, двенадцатое — аметист.
- ■ Новый завет. Откровение Иоанна Богослова
(Апокалипсис), гл. 21, стих 18—20
НЕ ПРОСТО,
А ОЧЕНЬ ПРОСТО —
САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Часто эти минералы и называются так же, как химические
элементы — серебро, медь, теллур, висмут, сера, а некоторые
Малахит.
СУДЬБА
«ШАХА»
Есть драгоценные камни, которые не только
являются молчаливыми свидетелями
исторических событий, но и их участниками. С
одним из таких камней мы сейчас и позна-
познакомимся. Это алмаз, носящий имя «Шах»,
историю которого описал А.Е. Ферсман.
Прозрачный, чуть желтоватый, вытянутый
кристалл длиной около 3 см был найден в
1591 г. в Голконде, знаменитом своими само-
самоцветами районе Индии. Он был доставлен ко
двору владыки княжества Ахмеднагар.
Придворные мастера вырезали персидской
вязью на одной из граней алмаза: «Бурхан-
Низам-шах Второй, 1000 г.» (надо учесть, что
это летоисчисление отличается от привычного
нам). Но уже через несколько лет княжество
Ахмеднагар покорил властитель Северной
Индии Акбар из династии Великих Моголов и
завладел в числе прочих драгоценностей и
зтим камнем. Когда же власть перешла к его
внуку. Шах Джахану, тот повелел на другой
грани алмаза вырезать надпись: «Сын Джахан-
гир-шаха Шах Джахан. 1051 г.» (это был
1641 г.). Но сын Шах Джахана Аурангзеб после
долгой, упорной борьбы захватил всё богатст-
богатство и трон Великих Моголов, заточив отца в
темницу. Трон этот, по описанию
путешественников, поражал своим
великолепием. Он был украшен 108 алыми
благородными шпинелями, 160 изумрудами,
множеством бриллиантов. С передней стороны
балдахин украшал обрамлённый рубинами и
изумрудами алмаз. Это был «Шах». К этому
301
Энциклопедия для детей
времени кроме надписей на нём появилась
глубокая борозда, позволяющая подвешивать
его на шёлковой или золотой нити. Позднее из
резиденции Великих Моголов Джаханабада
алмаз был перевезён в Дели. Но не вечной ока-
оказалась сила Великих Моголов, и в 1739 г.
Надир-шах из Ирана напал на Индию и завла-
завладел этим алмазом. В Иране была выгравирова-
выгравирована и третья надпись на нём: «Владыка Каджар
Фатх'Али-шах Султан. 1242 г.» (т.е. 1824 г.). А
через пять лет после этого в столице Ирана
Тегеране был убит русский дипломат и поэт
А.С. Грибоедов. Чтобы смягчить гнев
российского царя, шах Ирана послал в
Петербург своего сына Хосров-мирзу с одним
из величайших сокровищ иранской казны — ал-
алмазом «Шах». В Петербурге алмаз хранился
среди других драгоценностей в Бриллиантовой
кладовой Зимнего дворца вплоть до войны
1914 г., когда он был отправлен в Москву.
Сейчас этот камень находится в Москве,
в Алмазном фонде.
ГИПС
ААинерал белого, серого, желтоватого
/тШцвета. Иногда он бесцветен, прозрачен
или полупрозрачен, со стеклянным блеском, с
весьма совершенной спайностью, твёрдость
его равна 2, а это означает, что он легко цара-
царапается даже ногтем. Кристаллы гипса — это
пластинки, лепестки, иголочки. Среди них
часто встречаются двойниковые кристаллы
(«ласточкин хвост»), сростки лепестновидных
кристаллов («гипсовые розы»). Как поделочные
камни известны волокнистые разновидности
гипса: селенит и алебастр — породы,
состоящие из мелкокристаллического гипса.
Как галит и кальцит (и часто вместе с ними),
гипс может слагать огромные пласты осадоч-
осадочных пород.
имеют и собственные названия. Так, кристаллический угле-
углерод в природе может встречаться в форме разных минера-
минералов — графита, лонсдейлита и алмаза.
Несмотря на простоту состава, происхождение боль-
большинства этих минералов крайне загадочно. Какая сила
собирает в многокилограммовые самородки один из наи-
наименее распространённых в природе химических элемен-
элементов — золото? Где возникают алмазы, для образования
которых нужны огромные температуры и давления, немыс-
немыслимые в доступных для нас условиях? Как они поднимаются
наверх? В последние десятилетия были найдены такие
самородные минералы, которые по всем существовавшим до
сих пор представлениям возникнуть просто не могли,
например самородный алюминий.
И ТУТ ЗАПАХЛО СЕРОЙ...
СУЛЬФИДЫ
Сульфидами называются соединения химических элементов
(в основном металлов) с серой. Многие из них уже очень
давно известны и используются человеком.
Встретить такие минералы можно практически во всех
горных породах. Очень разнообразны и условия их
возникновения. Вместе с магматическими расплавами
поднялись вверх гигантские скопления сульфидов железа,
меди и никеля близ Норильска в России и около Садбери в
Канаде. Со скарнами Приморья связаны крупные мес-
месторождения сульфидов свинца и цинка — галенита и
сфалерита. Сенсацией стало и открытие в рифтовых зонах
океана так называемых чёрных курильщиков — бьющих из
трещин на дне горячих источников, вокруг которых
вырастают «трубы», конуса, целые холмы из сульфидных
минералов.
СОЛЬ ЗЕМЛИ, И НЕ ТОЛЬКО ОНА.
ГАЛОГЕНИДЫ
Галогенидами называют соединения элементов с галоге-
галогенами — фтором, хлором, бромом, йодом. Их можно также
описать как соли плавиковой (HF), соляной (НС1) и других
подобных кислот.
Галогены, точнее их ионы, есть почти во всех природных
водах. На этикетке минеральной воды можно видеть такую
надпись: «Хлоридно-карбонатная». Хлорид натрия придаёт
солёный вкус и морской воде. Поэтому достаточно дать этим
водам испаряться, чтобы в них росла концентрация солей.
А далее из них начинают выпадать кристаллы. Как один из
интереснейших примеров природной лаборатории, в которой
образуются многие из этих минералов, можно назвать
Кара-Богаз-Гол — высыхающий залив Каспийского моря.
Есть и такие малорастворимые в воде галогениды, как
фторид кальция — флюорит. Бывает, что галогениды
образуются и из горячих вулканических газов, и даже на
большой глубине в магматических породах, например
карминово-красный фторид натрия — виллиомит.
КИСЛОРОД,
СПРЯТАННЫЙ В КАМНЕ.
ОКСИДЫ
Оксиды — соединения элементов с кислородом. Не так давно
было обнаружено, что некоторые искусственно полученные
Минералы а горные породы
соединения (например, оксид меди, бария и лантана) обла-
обладают свойствами высокотемпературных сверхпроводников.
Это материалы, которые могут произвести в ближайшем
будущем переворот в энергетике и электронике.
Одним из самых распространённых на поверхности Земли
оксидов является НгО — вода и её минеральная кристал-
кристаллическая форма — лёд. Но с этим минералом знакомы все,
за исключением, может быть, аборигенов Центральной
Африки. Загадочных и поразительных свойств у него даже
больше, чем у многих других минералов.
Ещё один минерал этой группы — корунд (АЬОз). Это
минерал высочайщей твёрдости (9), уступающей лишь
алмазу. Наиболее распространён корунд серого, серовато-
синего, розового цветов. Его прозрачные разновидности —
это известнейшие драгоценные камни: синий сапфир и
кроваво-красный рубин. Бесцветная разновидность корун-
корунда — лейкосапфир. Корунд обычно встречается в виде
огранённых бочковидных кристаллов. Мелкие зёрна корун-
корунда называются наждаком. Издавна он использовался для
затачивания металлических орудий и шлифовки дра-
драгоценных камней (но, конечно, не алмаза). Это же название
сохранили и искусственные точильные камни, хотя сейчас
они далеко не всегда состоят из корунда.
Есть рубины и сапфиры, которые, как и наиболее
крупные алмазы, имеют свои названия и историю. Несмотря
на то что уже давно найден способ синтезировать рубины
любого размера, природные рубины и сапфиры остаются
одними из самых дорогих драгоценных камней, часто
превосходящих по стоимости равные по величине алмазы.
Очень ценятся «звёздчатые» сапфиры, на выпуклой по-
полированной поверхности которых видна скользящая при
поворотах камня трёх-, шести- или двенадцатилучевая
звезда.
Высокая твёрдость и химическая стойкость корунда часто
используются в технике. Вспомните хотя бы о «камнях» в
часах. Это тоже корунд. С корундом связано и создание
источников света, обладающих фантастическими возмож-
возможностями, — лазеров. Одним из первых материалов,
использованных в качестве сердца лазера — его стержня,
был искусственный рубин.
В природе корунд обычно встречается в магматических,
метаморфических породах и пегматитах, обогащенных
полевыми шпатами.
Вместе с оксидами обычно описываются и гидроксиды —
соединения, содержащие кислородно-водородные атомные
группы (ОН). Из них, пожалуй, стоит упомянуть о
гидроксидах железа, нескольких минералах (гётите, лепи-
докроките, ферроксигите), имеющих формулу FeO(OH), но
разные кристаллические структуры. Раньше их смесь
называлась лимонитом. Ещё очень важна смесь гидроксидов
алюминия АЮ(ОН) — бокситы, являющиеся важнейшей
рудой алюминия.
КАРБОНАТЫ —
ОКАМЕНЕВШЕЕ ДЫХАНИЕ
ПРОШЕДШИХ ЭПОХ
К карбонатам относятся минералы, содержащие в своём
составе углерод — кислородные группы [СОз]. Иногда их
определяют как соли «угольной кислоты» — Н2СО3. Карбо-
Карбонаты, слагающие мощные толщи осадочных пород, пред-
представляют собой огромную планетарную «кладовую» окис-
ЦЕЛЕСТИН И БАРИТ
Это похожие друг на друга и часто об-
образующие смешанные по составу крис-
кристаллы. Название целестина происходит от латин-
латинского caelestis — «небесный» и связано с
небесно-голубой окраской этого минерала.
Барит обычно белый, серый, розоватый
минерал, его название греческого
происхождения («барис») и означает
«тяжёлый», что связано с его необычно в
высокой для нерудного минерала плотностью I
D,5 г/см'). Он встречается в виде хорошо
огранённых таблитчатых, столбчатых крис-
кристаллов.
Целестин встречается в основном в осадоч-
осадочных породах, где его накопление во многом
связано с мельчайшими организмами —
радиоляриями (ажурные скепетики некоторых
из них состоят из сульфата стронция). Верит
часто можно найти в низкотемпературных
гидротермальных жилах.
Целестин.
□ ФОСФАТЫ
АПАТИТ
Это очень изменчивый по цвету минерал, что
и объясняет возникновение его названия
(от греч. «апатио» — «обманываю»). Он бывает
и жёлтым, и зеленым, и синим, и фиолетовым,
и красным, а иногда бесцветен. Апатит об-
образует кристаллы характерной формы —
шестиугольные призмы.
Его можно найти во многих магматических
породах, а красивые, хорошо огранённые крис-
кристаллы апатита встречаются в гидротермальных
и пегматитовых жилах. Землистая
разновидность апатита — фосфорит — часто
образует большие скопления в некоторых оса-
осадочных породах.
303
Энциклопедия для детей
Апатит.
АЛЮМОСИЛИКАТЫ
ОЛИВИН
Это минерал от жёлто-зелёного (оливкового,
что и отражено в его названии, которое
происходит от латинского слова olive — «масли-
«маслинах) до тёмно-зелёного, почти чёрного цвета.
Жёлто-зелёная прозрачная разновидность
оливина — известный драгоценный камень
хризолит, брошь из которого и представлена
на фотографии.
Брошь.
Золото, хризолиты.
Москва. 1899-1908 гг.
304
ленного углерода, углекислоты — той самой, которая об-
образуется при дыхании живых существ, выбрасывается вул-
вулканами и в наше время в огромных количествах образуется
при сжигании миллиардов тонн угля, нефти, газа. Ещё не
известно, как смогла бы существовать жизнь на Земле, если
бы не карбонаты, забирающие значительную часть угле-
углекислоты.
ОТ ГИПСА ДО «НЕБЕСНОГО КАМНЯ».
СУЛЬФАТЫ
1
Сульфаты можно рассматривать как соли серной кислоты
H2SO4. Конечно, это не означает, что они образуются в
природе только при реакциях, в которых участвует серная
кислота. Для их образования небходимо, чтобы в растворе
было достаточное количество групп SO4. А их много и в
морской воде, особенно в лагунах по берегам морей. Много
сульфатов и в горячих водных растворах, просачивающихся
из глубин Земли.
«КАМЕНЬ ПЛОДОРОДИЯ» И ДРУГИЕ.
•зп"*'-•■;■ .-<- ФОСФАТЫ
Фосфатами называются соли фосфорной кислоты Н3РО4.
Элементом жизни и мысли назвал фосфор известный мине-
минералог Ферсман. Без него невозможна жизнь ни животных,
ни растений. Огромное значение для повышения урожая
многих культурных растений имеют фосфатные удобрения,
получаемые из природных фосфатов. Но и происхождение
многих скоплений фосфатов связано с деятельностью мил-
миллиардов живых существ. В Подмосковье и других районах
России залегают тёмные глины юрского возраста, богатые
фосфоритами. Чего там только нет! Спирально-закрученные,
сверкающие не потускневшим за десятки миллионов лет
перламутром раковины аммонитов, остроконечные ростры
белемнитов (как их образно называют, «чёртовы пальцы»);
попадаются зубы древних акул и даже кости динозавров.
Прямо внутри раковин моллюсков, которые в изобилии
встречаются в железных рудах Керчи, попадаются уди-
удивительные хрупкие пучки изумрудно-зелёных пластинок
фосфата железа — вивианита.
КРАЕУГОЛЬНЫЕ КАМНИ
ЗЕМНОЙ КОРЫ.
СИЛИКАТЫ И АЛЮМОСИЛИКАТЫ
Силикаты, и алюмосиликаты — самое обширное и мно-
многочисленное семейство минералов; они исключительно важ-
важны хотя бы потому, что слагают около 3/4 земной коры.
Они могут возникать в совершенно различных условиях.
Кристаллы некоторых из них зарождаются в огненно-
жидких магмах при температурах, значительно пре-
превышающих 1000° С, а другие — прямо на поверхности
Земли.
Крайне разнообразны они и по своему химическому
составу, и по внешнему виду. Очень трудно поверить, что
так близка родственная связь между массивными серо-
чёрными, вспыхивающими изнутри голубым и зелёным
светом кристаллами полевого шпата Лабрадора и нежным,
похожим на белый пух пучком тончайших кристаллов
морденита, минерала из группы цеолитов!
Общим же для них является их основной «кирпичик» —
группа из одного атома кремния и четырёх атомов
Минералы а горные породы
, Шкатулка-теремок. Малахит, латунь. Урал.
Вторая половина XIX в. Из фондов
Государственного Исторического музея.
2. Шкатулка. Малахит, позолоченная латунь.
Урал. Середина XIX в. Из фондов
Государственного Исторического музея.
3. Письменный прибор. Малахит, позолоченная
бронза, стекло. Россия. 1830—1840 гг. Из
фондов Государственного Исторического
музея.
4. Шкатулка туалетная. Малахит. Урал. Вторая
половина XIX в. Из фондов Государственного
Исторического музея.
5. Шкатулка из малахита. Россия. XX в.
Малахит — прекрасный поделочный материал.
Энциклопедия для детей
ТОПАЗ
Этот минерал часто используется в
ювелирных изделиях. Значение слова
«топаз» до сих пор точно не известно.
Происхождение его очень древнее и,
возможно, восходит к санскритскому слову,
означающему «огонь». По версии Плиния
Старшего, этот минерал получил название по
месту, где добывался в древности, — острову
Топазос в Красном море. Он бывает желтова-
желтоватым («винный топаз»), голубым, розовым и
бесцветным. Можно встретить кристалл, серд-
сердцевина которого отличается по цвету от оболоч-
оболочки,— например, сердцевина розовая, а крае-
краешек — голубой. Это очень твёрдый минерал
(твёрдость 8), тяжёлый (с удельным весом
3,5 г/см3, за что его раньше называли
«тяжеловес»), способен раскалываться на
ровные блестящие пластинки (совершенная
спайность).
Он встречается в горных породах вместе со
слюдами, аквамарином, турмалином, флюори-
флюоритом, вольфрамитом. Наиболее крупные крис-
кристаллы ювелирного качества находят в пегмати-
пегматитовых жилах, где попадаются громадные, ве-
весом в десятки килограммов кристаллы топаза.
Топаз.
БЕРИЛЛ
Название этого минерала произошло от
древнегреческого слова «бэриллёс», зна-
значение которого теряется в веках. Обычно
берилл имеет желтовато-зелёный н голубовато-
зелёный цвет. Его прозрачные разновидности
используются в качестве драгоценных камней.
К бериллам относится один из самых дорогих
камней — ярко-зелёный изумруд. В зтом
семействе находятся также жёлтый гелиодор,
аквамарин — берилл цвета морской воды —
и розовый воробьевит.
Берилл встречается в виде столбчатых
шестигранных кристаллов, иногда очень
крупных — массой в десятки тонн. Его находят
в грейзенах, пегматитах вместе с полевыми
шпатами, слюдами, топазом, турмалином.
X
кислорода, окружающих его так, что кремний оказываете!
в центре тетраэдра, в вершинках которого располагаются
атомы кислорода (в алюмосиликатах на месте кремнш
может быть также и алюминий). Размер ребра этого
тетраэдра всего около 1/4 миллионной доли миллиметра.
Этот «кирпичик» отличается от многих других груш
атомов, из которых выстроены структуры минералов,
относящихся к другим классам (например, от уже упо-
упоминавшихся нами карбонатных групп СОз или сульфатных
групп SO4), тем, что в отличие от них силикатные группы
SiO4 легко могут соединяться между собой.
В этой их способности заложены богатейшие возмож-
возможности для «конструирования» разнообразнейших построек.
Сравнивая гармонию кристаллической структуры и
ритмичной мелодии, варианты таких построек называют
«структурными мотивами». С учётом разнообразия этих
«мотивов» силикаты и алюмосиликаты разделяются на
группы, о которых мы расскажем ниже.
ПРЕКРАСНЫЕ ОСТРОВА
В МОРЕ МИНЕРАЛОВ.
ОСТРОВНЫЕ СИЛИКАТЫ
Когда силикатные «кирпичики» — кремнекислородные!
группы — расположены в кристаллической структуре сили-
силикатов в «гордом одиночестве» (как в гранатах) или образуют
небольшие группы из двух, трёх (как у турмалина), четырёх,
шести (как у берилла) «соседей», их можно представить себе
в виде «взявшихся за руки» (вершины тетраэдров) пар или
хороводов из трёх, четырёх или шести участников. Ещё
такие группы напоминают разнообразные по форме «остро-
«острова», «атоллы», закономерно и симметрично расположенные
в «море» других слагающих силикатные минералы групп
атомов. Поэтому их называют «островными силикатами».
Даже немногие примеры минералов — островных
силикатов, приведённые дальше, показывают, насколько
богата эта группа замечательными минералами, в том числе
издавна известными ценнейшими драгоценными камнями.
К ней относятся берилл, жадеит, лазурит, хризолит, а также
циркон. Название этого минерала происходит от пер-
персидского слова, означающего «золотой цвет». И дей-
действительно, существует ювелирная разновидность циркона
золотисто-жёлтого цвета, называемая «жаргон». По другой
версии название «циркон» происходит от арабского слова,
означающего «киноварь». Известна, например, ювелирная
разновидность циркона — красно-коричневый гиацинт.
Циркон также может иметь бурую, красную, лиловую
окраску или быть бесцветным. Он отличается алмазным
блеском, высокой твёрдостью G,5—8). Часто циркон бывает
радиоактивным из-за примеси тория или урана. Очень
интересные вещи можно наблюдать в микроскопе, когда I
зерно такого циркона оказывается включено в прозрачный «
минерал, например в слюду. Вокруг циркона возникает
несколько цветных концентрических полосок — так
называемый «плеохроичный дворик». Эти полосы отмечают
повреждения кристаллической структуры минерала-хо-
минерала-хозяина под «обстрелом» разных частиц, образующихся при
радиоактивном распаде внутри циркона. Но ещё большие
разрушения несёт этот распад кристаллической структуре
самого циркона. Бывает, что она оказывается полностью
разрушена.
Обычная форма кристаллов циркона — 4-гранные
306
Минералы о горные породы
призмы с пирамидальными головками. Мелкие кристал-
кристаллики циркона можно найти почти в любой магматической
породе, а красивые крупные кристаллы встречаются в
пегматитовых жилах.
К островным силикатам относится обширное семейство
минералов, которые объединены общей для них кристал-
кристаллической структурой, — гранаты. Они получили своё
название от латинского granum — «зерно». Многие из них
действительно похожи на зёрна плода, носящего то же
название — гранат. Наиболее распространёнными и из-
известными из них являются: андрадит — красновато-бурый,
бурый до чёрного; гроссуляр — жёлтый, жёлто-зелёный;
уваровит — изумрудно-зелёный; альмандин — фиолетово-
красный; спессартин — розовый, жёлто-бурый; пироп —
тёмно-красный.
Названия этих минералов отражают их окраску (grossu-
laria по-латински означает «крыжовник», «пиропос» по-
гречески — «огненный») или указывают на место их находки
(Алабанда в Малой Азии и Шпессарт в Баварии). Андрадит
назван так в честь португальского минералога д'Андрада, а
уваровит — в честь президента Петербургской Академии
наук, а в дальнейшем министра народного просвещения
графа Сергея Семёновича Уварова. Очень ценится зелёная
разновидность андрадита — демантоид, название которого
означает «подобный алмазу». Распознав секрет структуры
гранатов, люди научились создавать новые, не сущест-
существующие в природе искусственные кристаллы, построенные
по гранатовому «образцу». Так, сейчас в некоторых
ювелирных изделиях можно увидеть камни насыщенного
изумрудно-зелёного цвета — искусственный гранат, син-
синтезированный из редких элементов — галлия и гадолиния.
Все гранаты обладают высокой твёрдостью G—7,5),
образуют кристаллы характерных форм — 12- и 24-гран-
ники (ромбододекаэдры и тетрагонтриоктаэдры).
Образуются они в различных условиях. Так, андрадит и
гроссуляр — обычные минералы скарнов, альмандин
распространён в кристаллических сланцах, спессартин — в
некоторых метаморфических породах и пегматитах, ува-
уваровит образует очень красивые щётки блестящих мелких
кристаллов в прожилках хромитовых руд, а пироп —
характерный минерал кимберлитов, и его находки в речных
отложениях не раз подсказывали дорогу к алмазоносным
кимберлитовым трубкам.
ЦЕПОЧЕЧНЫЕ СИЛИКАТЫ:
НЕ ТОЛЬКО ТО,
ЧТО МОЖНО ПОВЕСИТЬ
НА ЦЕПОЧКУ
Силикатные тетраэдры SiO4 выстраиваются в линию —
цепочку, соединившись своими вершинками, как шеренга
взявшихся за руки людей. Образующиеся при этом по-
постройки так и называются — цепочечными. Вроде бы прос-
простая вещь — цепочка, но силикатных цепочек существует
множество. Представьте, что в той же шеренге людей не-
некоторые через равные промежутки стоят, повернувшись
лицом в обратную сторону. Подумайте, сколько разных
цепочек можно составить, меняя количество людей, повер-
повернувшихся в разные стороны, и расстояние между ними.
Выполняя подобное задание, можно даже оказаться изобре-
изобретательнее самой природы и придумать закономерную цепоч-
цепочку, неизвестную ещё в структурах цепочечных силикатов.
Берилл.
ТУРМАЛИН
Название минерала «турмалин» происходит
от сингалезского слова «турмали». За-
Закрепилось оно за этим минералом в начале
XVIII в., когда первая партия этих камней была
доставлена с острова Цейлон в Голландию.
Турмалин имеет исключительно сложный
химический состав. Существует целая радуга
его разновидностей — розовый рубеллит, ко-
коричневый дравит, зелёный вер делит, синий
индиголит, чёрный шерл, бесцветный ахроит.
Очень красочны и необычны многоцветные
турмалины. Они могут иметь разный цвет вдоль
кристалла, когда, например, на синих и зелё-
зелёных кристаллах нарастают розовые головки или
на бесцветных кристаллах — чёрные головки
(«голова мавра» — так называют такие крис-
кристаллы турмалина с острова Эльба). Они могут
менять цвет от центра кристалла к краю, как,
например, «арбузные» турмалины с розовой
сердцевиной и зелёной «корочкой».
Турмалин образует удлинённые кристаллы,
которые легко отличить по форме — s сечении
они имеют форму треугольника с «выпуклыми»
сторонами.
Встречается турмалин в некоторых метамор-
метаморфических породах и гидротермальных жилах,
однако самые крупные, разноцветные его крис-
кристаллы обычно находят в пегматитах и грейзенах.
«Арбузный» турмалин.
307
Энциклопедия для детей
ПЛАГИОКЛАЗЫ
1_Йазвание это происходит от греческих слов
I 1«плагиоз» — «косой» и «клазис» —
«разлом», означает «косо раскалывающиеся»
и возникло во времена, когда основным
способом определения разных полевых шпатов
было вычисление углов между их плоскостями
спайности. Плагиоклазы имеют составы,
промежуточные между составами альбита
(Na[AISi3Oe]) и анортита (Св[А1&2Оа]). Между
этими разновидностями в зависимости от
содержания основных компонентов и с ростом
доли кальциевого компонента располагаются
олигоклаз, андезин, Лабрадор и битовнит.
Этот ряд плагиоклазов является примером
довольно распространённого в мире
минералов типа веществ, носящих странное на
первый взгляд название «твёрдые растворы».
Оказывается, растворы не всегда бывают
похожими на чай, в котором растворяют ложку
сахару. Однородное вещество, в котором
уживаются два и даже больше химических
соединений, может быть и твёрдым.
Как и остальные полевые шпаты, плагиокла-
плагиоклазы обладают совершенной спайностью по трём
направлениям, стеклянным (или
перламутровым, как это бывает у пластинчатых
сростков альбита) блеском, твёрдость их
равна 6.
Некоторые плагиоклазы обладают
иризацией (от греч. «ирис» — «радуга»), т.е.
эффектом «павлиньего пера»: в них заметны
радужные «всполохи», «переливы» голубого
цвета в серовато-белой разновидности олиго-
клаза — беломорите (его также называют
«лунный камень») и синего, зелёного, жёлтого
цвете в тёмно-сером, чёрном Лабрадоре.
Плагиоклазы чаще встречаются в виде
зёрен, пластинок белого, серого цвета в маг-
магматических породах; красивые белые, голубо-
голубоватые пластинчатые сростки кристаллов альбита]
можно найти в пегматитах и гидротермальных,
жилах.
Беломорит и Лабрадор.
308
Среди природных цепочечных силикатов известны км
яркие, разноцветные драгоценные и поделочные камни, так
и внешне невзрачные, не выделяющиеся ни цветом, ни
совершенной формой кристаллов минералы, но исклю-
исключительно важные как основные составляющие многих
горных пород, например базальтов.
Многочисленное семейство минералов, в структуре ко-
которых присутствуют цепочки силикатных тетраэдров, — это
пироксены. Многие из них, как, например, бронзит,
пижонит, авгит, являются одними из основных составных
частей некоторых магматических горных пород. Черно-
зелёные иглы минерала из группы пироксенов — эгирина -
прекрасно смотрятся в образцах с Кольского полуострова на
фоне зеленовато-серого нефелина и кроваво-красного эв-
эвдиалита. Знаменит своими прозрачными драгоценными
разновидностями — голубовато-розовым кунцитом и зе-
зелёным гидденитом — сподумен, представляющий собой
литиевый пироксен, встречающийся в пегматитах.
Одним из наиболее распространённых пироксенов яв-
является диопсид, призматические серовато-зелёные крис-
кристаллы которого можно встретить в некоторых магматиче-
магматических породах и скарнах. Ювелиры очень ценят его красивую
изумрудно-зелёную разновидность — хромдиопсид.
ЛЕНТОЧНЫЕ СИЛИКАТЫ —
КРИСТАЛЛЫ,
«СПЛЕТЁННЫЕ» ИЗ ЛЕНТОЧЕК
«Ленточка» — основа структуры ленточных силикатов -
представляет собой просто две соединённые между собой
силикатные цепочки, о которых рассказывалось выше. Об-
Образно это можно представить себе так: встретились две
шеренги людей и подали друг другу руки. Поскольку цепоч-
цепочки могут быть разными, возможно образование разнооб-
разнообразных «ленточек». ^.?.«
ЛИСТОВЫЕ СИЛИКАТЫ:
«ЛИСТЬЯ»,
КОТОРЫЕ НЕ ОПАДАЮТ
Сделаем ещё один шаг в игре с нашим «силикатным конст-
конструктором». Возьмём уже получившиеся у нас «ленточки» и
так же, как раньше мы соединяли цепочки в ленточки,
соединим их между собой. Если «строительного материала»
у нас достаточно много (а в природе его много; кремний и
кислород — самые распространённые на Земле элементы),
то мы можем составить из них целые «листы». Если эти
«листы» сложить в «стопку», то получится основа кристал-
кристаллической структуры ещё одной группы минералов — лис-
листовых (или слоистых) силикатов.
Слоистая структура этих минералов часто заметно влияет
на их внешний вид и свойства. Хорошо известно, что слюды
расщепляются на пластинки. А получается это потому, что
в них гораздо легче «разорвать» связи между атомами,
соединяющие соседние силикатные «листы», чем связи
между атомами в самом «листе».
Листовые силикаты и алюмосиликаты из семейств
гидрослюд, хлоритов, глинистых минералов играют важную
роль в метаморфических и осадочных породах. Эти
минералы обычно образуются при разрушении разных
горных пород на поверхности земли. Глины, илистые осадки
на дне морей и озёр в значительной мере сложены именно
Минералы и горные породы
этими минералами. Они же во многом определяют состав и
плодородие почвы. Образующиеся при разложении полевых
шпатов залежи каолинита (Al4[Si40io](OH)8) используются,
например, для изготовления фарфора, а образующийся при
выветривании ультраосновных (оливиновых) пород нике-
никелевый нонтронит ((Ni, Fe, Al)[(Si, А1LОю](ОНJ ■ 4НгО)
является важной никелевой рудой.
Тетраэдры могут объединяться в цепочки, двойные цепочки («ленты»)
и в целые слои («листы»). Образующиеся при этом структуры так
и называются — цепочечные, ленточные и слоистые (листовые).
При объединении группировок в ажурные объёмные постройки
получаются так называемые каркасные структуры.
КАРКАСНЫЕ
АЛЮМОСИЛИКАТЫ —
«СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЛЕСА»
ЗЕМНОЙ КОРЫ
«Силикатный конструктор» позволяет строить из уже при-
привычных нам тетраэдров не только плоские ленты или листы,
но и ещё более сложные и разнообразные пространственные
постройки. И этой возможностью природа воспользовалась
в полной мере. В получающихся при этом постройках со-
соединившиеся между собой тетраэдры образуют «каркас»
кристаллических структур множества силикатных (алю-
мосиликатных) минералов, которые так и называются —
каркасные алюмосиликаты.
Более чем наполовину горные породы земной коры
сложены минералами, относящимися к каркасным алю-
алюмосиликатам, — полевыми шпатами. Их по праву можно
назвать краеугольными камнями земной коры. Они яв-
являются преобладающими минералами в гранитах, горных
породах, считающихся символом прочности и неизменности,
их мельчайшие пластинки пронизывают базальты —
породы, считающиеся материалом фундамента, на котором
стоят материки и океаны.
Полевые шпаты подразделяют на две группы: калий-
натриевые (ортоклаз и микроклин) и кальций-натриевые
полевые шпаты (плагиоклазы).
К сожалению, здесь не рассказано о многих других
красивых минералах, даже о целых классах не менее
интересных. Знакомство с каждым из них сопровождается
любопытными открытиями и приподнимает завесу не-
неизведанного.
МИКРОКЛИН
И ОРТОКЛАЗ
Это одинаковые по химическому составу
((К, Na)[AISi3Os]), но различающиеся по
своим кристаллическим структурам минералы
из группы полевых шпатов. Различия их
кристаллических структур проявляются, а
частности, в угле, образуемом их двумя
плоскостями спайности. У ортоклаза (от греч.
«ортос» — «прямой»,и «клазис» — «разломи)
он прямой (и название его означает «раскалы-
«раскалывающийся прямо»), а у микроклина (от греч.
«микрос» — «малый» и «клино» —
«наклоняю») этот угол немного отличается от
прямого, что и звучит в его названии, которое
можно перевести как «маленький угол».
Микроклин и ортоклаз — минералы
серого, белого, жёлтого, розового, красного
цветов. Хорошо известна зелёная, голубовато-
зелёная разновидность микроклина —
амазонит. Эти полевые шпаты, как и плагио-
плагиоклазы, тоже являются твёрдыми растворами.
Они часто образуют хорошо огранённые
кристаллы в магматических породах (гранитах,
диоритах) и пегматитовых жилах, в которых
кристаллы этих полевых шпатов могут
достигать гигантских размеров и массы до
нескольких десятков тонн.
Микроклин и ортоклаз.
Натролит (минерал из группы цеолитов).
309
Энциклопедия для детей
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ:
ЧТО ЭТО ТАКОЕ?
Горная порода представляет собой природное
соединение одного или нескольких минералов
или скопление минеральных обломков. Каж-
Каждая горная порода образовалась в определённых
природных условиях. Со свойствами минералов,
особенностями их соединения между собой свя-
связаны все свойства породы — цвет, вес, прочность
и т.д. Так, например, прочность породы определя-
определяется прочностью соединения минеральных зёрен.
Как мозаика состоит из кусочков смальты, так
и горные породы сложены мелкими разноцвет-
разноцветными частичками — минералами. Их зёрна в
породе могут быть правильными кристаллами
разных размеров или иметь неправильную форму.
Статуэтка богини Земли Тетеоиннан,
сделанная из базальта (Мексика),
Доколумбова эпоха.
310
Каждая горная порода занимает некоторый
объём в земной коре: она образует геологическм
тело, которое может иметь различные размеры и
форму. Песчаники, глины, известняки часта
образуют пласты — обширные по площади,
нередко до нескольких десятков и сотен тысяч
квадратных километров, но относительно не-
небольшие по мощности (толщине) — от нескольких
сантиметров до многих сотен метров. Граниты и
некоторые другие горные породы, возникшие из
застывшей магмы, образуют скопления самой
причудливой формы: в виде гигантских «капель»,
«грибов», конусов с многочисленными отростка-
отростками, внедряющимися в окружающие породы.
Горная порода похожа на картину художника.
Сюжет, композицию, игру красок можно увидеть
невооружённым глазом. А с помощью лупы можно
увидеть, как нанесены «краски», рассмотреть
мелкие детали картины.
По условиям образования горные породы де-
делятся на три большие группы: магматически,
или изверженные, горные породы, которые об-
образуются при застывании природных расплавов -
магм, лавы; метаморфические — образуются из
магматических, осадочных или ранее метаморфи-
зированных пород на больших глубинах при
свойственных им высоких температурах и давле-
давлении, а также благодаря обогащению различными
газами и парами, выделяющимися из близкорас-
близкорасположенного магматического очага; осадочные -
формируются на поверхности Земли при раз-
разрушении пород и минералов, а также в результате
жизнедеятельности или отмирания организмов.
МАГМАТИЧЕСКИЕ
, ПОРОДЫ
Есть место в преисподней, Злые Щели,
Сплошь каменное, цвета чугуна,
Как кручи, что вокруг отяготели.
Посереди зияет глубина
Широкого и тёмного колодца,
О коем дальше расскажу сполна.
Данте Алигьери
«Божественная комедия»
Магма — это насыщенный газами природный вы-
высокотемпературный расплав. В большинстве слу-
случаев она имеет силикатный или алюмосиликатный
состав (т.е. состоит в основном из SiC, AI2O3 и
химически связанных с ними оксидов К, Na, Ca,
Mg, Fe, Ti). Чтобы составить представление о маг-
магматических породах, нужно знать, как рождаются,
живут и умирают магмы. Это происходит при
температурах от 500 до 1300° С в зависимости от
состава и условий плавления пород. Главным ис-
Минералы и горные породы
точником тепла являются глубинные участки Зем-
Земли, где активно протекают ядерные реакции. Маг-
Магмы рождаются на глубинах от 10 до нескольких
сотен километров, где имеются необходимые для
этого температуры.
Магма может проникать в вышележащие слои
Земли (внедряться), может и изливаться на
поверхность, образуя излившиеся породы. Из-
Излившуюся магму называют лавой. При извер-
извержениях с вершин и со склонов вулканов, оку-
окутанных облаками пепла, мелких обломков и газов,
медленно стекают красновато-серые потоки лавы.
Лавовые «реки» остывают всего за несколько
минут и покрываются тонкой хрупкой коркой.
Корка трескается и взламывается под напором
магмы изнутри лавовых потоков. В строении
потока выделяются неровные, волнистые полосы,
порождённые множеством мелких лавовых струй
и «вмёрзших» в лавы остроугольных обломков
корки. При подъёме магмы на поверхность газы,
которые были в ней растворены, начинают резко
выделяться, подобно тому как углекислый газ
выходит из открытой бутылки газированной воды.
Поэтому застывшие лавы часто бывают по-
пористыми. Поры — это следы от магматических
газов. Излияния лавовых потоков можно наблю-
наблюдать во время извержения вулканов Камчатки,
Курильских островов, на Гавайях, в Исландии и
других вулканически активных районах Земли.
Подобно волшебнику, природа вызывает мно-
многократные превращения в каменном царстве. Из-за
продолжительности процессов они мало заметны
человеческому глазу. Но за тысячи и миллионы лет
магматические породы под действием воды и ветра
разрушаются и разделяются на части, образующие
слоистые осадочные толщи. При определённых
условиях осадки плавятся, превращаясь в магма-
магматические жидкости. Состав магм меняется в
Гранитная статуя
фараона Собкемсофа I,
изготовленная
из пятнисто-розового
гранита из Асуана.
Египет. XVI в. до н.э.
ТАБЛИЦА ГЛАВНЫХ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
Содержание
SiO2
Группы пород
>65%
Кислые
+ + + + + +
ПЛУТОНИЧЕСКИЕ Ир- + + + +
(ИНТРУЗИВНЫЕ) | Граниты
1+ + + + + +
^Ш + + + +
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ
(ЭФФУЗИВНЫЕ)
+ + + + + +
+ + + + +
Риолиты
^^^fc + + + +
В^к + + +
65—52%
Средние
х х х
Диориты
XXX
X X X X
X X X X
XXX
Андезиты
XXX
X X X X
52—45%
Основные
НИР" г г г
г г г г
Габбро
г г г г
г г г г г
г г г г г
г г г г
Базальты
г г г г
г г г г г
<45%
Ультраосновные
i
Пикриты _..,
311
Энциклопедия для детей
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДОПЛЁКА
НЕУДАЧИ ВЕЛИКОГО
ТАМЕРЛАНА
На Малом Кавказе ещё 10 тыс. лет назад интенсивно
извергались вулканы. Сегодня о них напоминают
многочисленные вулканические конусы и вулканические
плато, лавовые потоки и многие другие формы рельефа.
Они создают неповторимый облик горной страны. С неко-
некоторыми вулканическими «постройками» связаны историче-
исторические и легендарные события. Одна из них — гора Арарат.
В Библии сказано, что Ноев ковчег причалил к ней после
Всемирного потопа.
На юге Малого Кавказа, неподалёку от города Нахиче-
Нахичевань в Азербайджане, есть гора Иляндаг (в переводе на
русский означает «Змеиная гора»). Она более чем на 1 км
возвышается над окружающей местностью. Фактически это
несколько остроконечных вершин, напоминающих гигантс-
гигантские иглы, с крутыми, почти отвесными склонами. Издалека
они имеют фантастический вид, а если подойти к горе
поближе (но не в плотную: зто опасно), можно услышать
страшный грохот: зто с её склонов обрушиваются камни.
Оказывается, гора Иляндаг — экструзивный купол, т.е.
огромная масса ещё не до конца остывшей вязкой магмы,
которая медленно продолжает подниматься вверх на
протяжении миллиона лет. При этом поднятие охватило и
дно долины соседней реки Алинджачай — за последние
10 тыс. лет оно поднялось примерно на 20 м, что
свидетельствует о продолжающемся, вероятно, и в наше
время поднятии горы Иляндаг.
Другая одиноко возвышающаяся вершина — гора
Алинджа — имеет богатое событиями историческое
прошлое. Она немного ниже горы Иляндаг A811 м против
2384 м), но не так раздроблена на отдельные части, а
потому удобна для устройства укреплений. На её вершине
есть ровные площадки, которые окружены почти отвесными
600-метровыми склонами. Подняться на её вершину можно
по единственной тропе. У подножия горы, вблизи русла
реки Алинджачай, есть источники минеральной воды.
Несколько тысяч лет назад здесь, в долине реки, было
много мощных минеральных источников, оставивших свои
отложения — травертины — в виде пластов мраморного
оникса, который пока ещё не разрабатывается. Также
вблизи горы Алинджа встречаются красивые халцедоны и
агаты редкого фиолетового оттенка.
На вершине горы сохранились развалины крепости
Алинджа, которая существовала по крайней мере с IV в.
Многие завоеватели пытались её захватить. Войска
знаменитого Тамерлана подвергали крепость осаде 14 лет с
небольшими перерывами с 1387 по 1401 г. Многие попытки
взять крепость штурмом оказались безуспешными, хотя
войска Тамерлана брали все крепости, которые осаждали.
Они, например, смогли преодолеть мощные горные
системы на пути в Индию и покорить Дели. Однако
небольшую крепость с маленьким гарнизоном им захватить
не удалось.
Вот что написано о крепости Алинджа в дневнике испан-
испанского посла Руи Гонсалеса де Клавихо, путешествовавшего
ко двору Тимура в 1403—/406 гг.: «В тот день им показали
замок с левой стороны, называемый Апинга (Алинджа). Он
стоял на высокой горе, окружённой стеной с башнями, а
внутри него было много виноградников, садов и засеянных
полей, много воды и пастбищ для скота. А на самом верху
был замок.
Когда Тамурбек победил султана персидского,
которого звали султан Амад (Ахмед), и захватил его землю,
он (Ахмад) скрылся в этом замке Алинга. И Тамерлан в нём
осаждал его людей три года. А (потом) Амад бежал и
укрылся у султана вавилонского, где находится и теперь».
Конечно, защитники крепости проявляли мужество и
изобретательность, но, вероятно, главной их .ЛЗЯЕЭ
покровительницей была природа, создавшая такую заМШш§
зависимости от состава плавящихся пород и
условий плавления.
Современная классификация магматических
пород основывается, с одной стороны, на химиче-
химическом и минеральном составе, а с другой — на
условиях образования пород. По условиям образо-
образования излившиеся породы называются также
вулканическими (образовавшими на поверхности
Земли вулканы), а глубинные — плутоническими
(от имени Плутона — греческого бога подземного
царства). Эти породы хорошо различаются внешне.
Плутонические (их ещё называют интрузивными
породами) остывают медленно, находясь, как в
термосе, в недрах Земли. Поэтому кристаллы
успевают вырасти, и порода получается крупно-
крупнокристаллической. Вулканические породы, на-
наоборот, быстро остывают при излиянии магмы на
поверхность Земли или при подводных изверже-
извержениях вулканов. Кристаллы в них имеют гораздо
меньшие размеры, и часто эти породы содержат
застывший, но не успевший раскристаллизоваться
расплав — вулканическое стекло.
Каждой глубинной магматической породе со-
соответствует излившаяся магма такого же химиче-
химического состава. Как оказалось, свойства магм
сильно зависят от содержания в них окиси
кремния. Кислые магмы (названные так потому,
что содержат много кремниевой кислоты) вязкие,
медленно движутся и застывают при низких
температурах. В противоположность кислым выде-
выделяют основные и ультраосновные магмы (со-
(содержащие мало SiO2 и много оксидов металлов),
которые, наоборот, горячи и подвижны. Потоки
лав основного состава способны стекать со склонов
вулканов со скоростью 40—60 км/ч. Магмы
промежуточного состава (между кислыми и ос-
основными) называют средними.
Так как мантия Земли обеднена кремнезёмом,
на больших глубинах могут выплавляться только
основные и ультраосновные расплавы. Богатые
кремнезёмом кислые (гранитные) магмы могут
выплавляться только в земной коре, где много
обогащенных кремнезёмом осадочных пород. Но
здесь температуры ниже, чем это необходимо для
плавления. Тепло для выплавления кислых магм
приносят с собой поднимающиеся из мантии
основные и ультраосновные магмы.
Посмотрите на таблицу классификации магма-
магматических горных пород. Она устроена очень
просто. В ней левые ряды занимают породы,
обогащенные магнием, который входит только в
состав темноцветных минералов (оливина, пирок-
пироксена, амфибола, биотита и др.). Их повышенное
содержание придаёт породам тёмный цвет вплоть
до густо-чёрного у базальтов и пикритов. Исклю-
Исключение составляют тёмно-серые и чёрные стекловид-
стекловидные обсидианы, которые не содержат темно-
темноцветных минералов. Вместе с количеством темно-
темноцветных минералов увеличивается и удельный вес
пород, что можно определить, даже просто «взве-
«взвесив» образец в руке. Таблицу классификации
магматических горных пород можно взять в
312
Минералы и горные породы
путешествие по местам, где есть горные реки или
галечные и скалистые морские берега.
Вообще магматические породы встречаются
буквально на каждом шагу. Полированные плиты
магматических пород украшают цоколи многих
административных зданий, дворцов, музеев, полы
и стены метро, а также подземных переходов.
Плитами пористых лав Закавказья выложены
тротуары в центре столицы Грузии — Тбилиси. Из
магматических пород изваяны уличные скульп-
скульптурные памятники выдающимся гражданам, над-
надгробные плиты и памятные камни.
НАИБОЛЕЕ
РАСПРОСТРАНЁННЫЕ
МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
ГРАНИТ. Выражения «камень-гранит»,
«грызть гранит науки» прочно заняли место в
русском языке. Гранит связывается нами с чем-то
очень прочным и долговечным. Однако граниты -
рапакиви (от финск. «рапакиви» — «гнилой
камень») названы так за малую прочность; в
местах их выхода обычно располагаются по-
понижения рельефа, что говорит об их лёгкой
разру шаемости.
Граниты легко узнать по внешнему виду. Они
состоят из довольно крупных кристаллов, «зёрен»
(от лат. granum — «зерно») кварца, полевого
шпата и слюды, окрашенных в разные цвета:
серые, белые, желтоватые, красные, зеленоватые и
т.д. Окраска связана с цветом полевых шпатов,
слагающих большую часть породы. Они появляют-
появляются в магме раньше других минералов, поэтому
растут свободно и часто образуют крупные крис-
кристаллы. Кварцевые зёрна обычно полупрозрачные,
округлые, серого цвета. Слюда образует легко
расщепляемые ногтем листочки, расположенные
между зёрнами полевого шпата и кварца.
С гранитными массивами связано много место-
месторождений драгоценных камней (берилла, топаза),
олова, вольфрама, цинка, свинца, меди, серебра,
золота и многих других ценных металлов. Здесь
добываются кристаллы кварца, обладающие пьезо-
пьезоэлектрическими свойствами (от греч. «пьезо» —
«давлю»; при деформации кристалла возникают
электрические заряды) и поэтому широко исполь-
используемые в радиоэлектронике, и полевой шпат,
который применяется при производстве керамики.
РИОЛИТ (ЛИПАРИТ). Можно сказать, что
это застывшая магма гранитного состава, из-
излившаяся в виде лавового потока из жерла
вулкана. Поэтому он имеет такой же химический
состав, что и гранит, но сильно отличается от
последнего внешним видом. Это мелкозернистая
горная порода светло-серого цвета, в которую
вкраплены крупные, идеально огранённые крис-
кристаллы кварца и полевого шпата. Они как бы
«плавают» в основной массе.
Такая разница во внешнем облике объясняется
различными условиями образования. Граниты
,'Ш*1-"''
нательную гору. На её вершине они могли небольшими
силами отбивать атаки неприятеля благодаря естественной
непреодолимости склонов и неограниченному запасу
камней, которые сбрасывали на головы штурмующим. За-
Защитники могли прямо в крепости пополнять запасы воды и
продовольствия, что и позволяло им выдерживать блокаду
сколь угодно долго. На горе была устроена система сбора
и хранения дождевых вод, были поля, на которых выращи-
выращивались зерновые культуры. Крепость Алинджа не сдалась и
другим многочисленным завоевателям.
ХРУПКИЙ... ГРАНИТ
Известно, что гранит — очень прочная порода. Но как и
человек, он стареет. Гранит теряет свои свойства от
мороза, увлажнения и нагрева. Прочность гранита зависит
от силы сцепления составляющих его минералов. Вели
связи между кристаллами ослабевают, то образуются
трещинки, в которые проникает вода, уменьшающая
прочность гранита. Поэтому «слабость» гранита
определяют по количеству поглощаемой им воды. До
некоторых пор считали, что если водопоглощение гранита
не превышает 0,5—0,8%, то из него можно строить всё что
угодно. Но оказалось, что это не всегда так.
Исключение из правила обнаружилось при довольно
необычных обстоятельствах. В 1988— / 989 гг. в горах
Верхоянского хребта на востоке Сибири шли поиски грани-
гранита, пригодного для изготовления бетона. При бурении раз-
разведочных скважин извлекались керны — столбики иногда
крепкого, а иногда хрупкого гранита. Воды он почти не
«брал». Казалось, что необходимый материал найден. Но в
лаборатории выяснилось, что прочность образцов при
сжатии низка: они крошились, как сухари.
Разгадку парадокса нашёл специалист-петрограф
Леонид Звягинцев. Он выяснил, что в найденном граните
тончайшими трещинами пронизаны сами зёрна
составляющих его минералов и контакты их друг с другом
непрочны. В такие микротрещины зёрен вода попасть не
может, но порода легко разрушается.
застывают на глубине очень медленно, в спокойной
обстановке. Кристаллизация гранитного массива
может длиться миллион лет. Риолиты — это
вулканические породы. Поэтому их кристалли-
кристаллизация происходит значительно быстрее. Тонкие
потоки риолитов застывают за несколько суток, а
мощные — за несколько лет.
Излияния риолитов сопровождаются взрывами
и выбросом в воздух большого количества вулка-
вулканического пепла. Лавы кислого состава, из
которых образуются риолиты, обладают большой
вязкостью, поэтому длина их потоков не пре-
превышает 1—1,5 км.
АНДЕЗИТ по химическому составу занимает
промежуточное положение между базальтами и
риолитами. Нечто среднее он представляет собой и
по многим другим свойствам. Андезитовая лава не
такая вязкая, как риолитовая, но и не такая
жидкая, как базальтовая. Изучая андезит под
микроскопом, можно увидеть «лесную подстилку
313
Энциклопедия для детей
в ельнике». Крупные кристаллы пи-
пироксена, амфибола и плагиоклаза по-
похожи на большие шишки, окружённые
мельчайшими кристалликами плагиоклаза, на-
напоминающими еловые иголки, осыпавшиеся с
веток. Между этими кристалликами изредка
проглядывают вкрапления вулканического стекла.
Название этой породы произошло от Андских гор
в Южной Америке, где они широко распрост-
распространены. Андезиты в большом количестве изли-
изливаются из вулканов на Курильских островах,
Камчатке, в Японии и т.д.
БАЗАЛЬТЫ — тоже застывшие лавы —
составляют основную массу изверженных горных
пород. Базальтами сложено дно современных
океанов, они занимают обширные площади и на
суше. Например, большие пространства Централь-
Центральной Сибири покрыты мощным слоем базальтовых
лав. Слово «базальт» произошло, по-видимому, от
эфиопского слова «базал» — «железосодержащий
камень» и впервые было упомянуто Плинием
Старшим. В отличие от риолитов базальты имеют
чёрный цвет. Поскольку базальтовая магма более
жидкая и растекается небольшими потоками, она
быстрее остывает, поэтому базальты содержат
больше вулканического стекла. Они обычно порис-
пористые за счёт газовых пузырьков, которые выделя-
выделяются из магмы. При остывании базальтов эти поры
часто зарастают красивыми веерообразными срост-
сростками кристаллов цеолита или кальцита. В пусто-
пустотах внутри застывших базальтов иногда об-
образуются очень красивые тонкополосчатые агаты.
ГАББРО образовались из базальтовой маг-
магмы, которая застыла на глубине. Слово «габбро»
(от итал. gabbro) пришло из Тосканы, области в
Италии, где издревле эти породы применялись в
строительстве. Габбро имеют очень характерный
внешний облик. Это обычно крупнозернистые
породы, состоящие из двух минералов — плагио-
плагиоклаза и диопсида, которые красиво прорастают
друг в друга. Плагиоклаз — светлый минерал, а
пироксен — тёмно-зелёный. Эту породу легко
узнать по пёстрой окраске.
С массивами габбро связаны месторождения
меди, титана, железа, хрома.
ПЕРИДОТИТ получил своё название от
старого названия оливина — перидот (от франц.
peridot). Впервые так был назван богатый оли-
оливином базальт. В настоящее время перидотитами
называют все глубинные породы, содержащие
более 30% оливина, представленного правиль-
правильными полупрозрачными зелёными кристаллами.
Кроме оливина эти породы сложены пироксеном,
могут иметь в своём составе небольшое количество
плагиоклаза, флогопита, ильменита, хромита,
амфибола и других минералов. При вторичных
метаморфических процессах перидотит превра-
превращается в серпентиниты (от лат. serpentinus —
«змеиный»), поэтому по-русски эти породы наз-
называются змеевиками. Некоторые плотные зелёные
314
Базальт из лавового потока. На фотографии отчётливо
видны полосы, образованные при течении лавы.
серпентиниты с красивыми пятнистыми узорами
используются как поделочный камень, из которого
изготавливают вазы, шкатулки и другие деко-
декоративные изделия. С массивами перидотитов
связаны крупнейшие месторождения платины,
меди, никеля, хрома.
ПИКРИТ является вулканическим аналогом
перидотита. Название появилось в середине XIX в.
для обозначения вулканических пород, содержа-
содержащих много магния. В нём много крупных
кристаллов оливина и пироксена, пространство
между которыми заполнено мелкими кристаллами
пироксена и вулканическим стеклом. Чаще всего
пикрит образуется при осаждении тяжёлого оли-
оливина на дно потока жидкой базальтовой лавы.
КИМБЕРЛИТЫ относятся к семейству
ультраосновных пород и редко встречаются на
нашей планете. Внешне они очень невзрачны и
напоминают обычный бетон, в котором сце-
сцементированы обломки разнообразных пород. Уни-
Уникальность кимберлитов в том, что с ними связаны
главные месторождения алмазов и ювелирных
гранатов. Поэтому найти и изучить кимберлиты
мечтает каждый геолог. Они слагают необычные
воронкообразные тела (диатремы, или трубки
взрыва), которые образуются при взрыве магмати-
магматических газов.
Кимберлиты — самые глубинные из всех
известных магматических пород. Магма, из ко-
которой они образовались, зародилась на глубинах
160—350 км.
ПРОРОЧЕСКОЕ НАЗВАНИЕ
Г'ород Кимберли, расположенный на юге Африки,
известен более ста лет как центр добычи алмазов. Он
возник на месте богатейшего россыпного месторождения
алмазов недалеко от реки Оранжевой и был назван по
фамилии Британского министра колоний того времени —
Кимберли (Kimberley). Интересно, что в европейских
языках не удалось найти смыслового значения этого слова,
а в турецком близкое по звучанию словосочетание означает
«кто поцарапает» (kim — «кто», berelemek — «поцарапать»,
Минералы и горные породы
«повредить»). Алмаз — самый твёрдый из известных мате-
материалов. Возможно, это случайное совпадение. Однако
кюрия хранит примеры множества других совпадений.
В Австралии, например, в её северо-западной части,
есть плато Кимберли. Здесь же находится город Кимберли-
Дауне у западного края плато, и был известен посёлок Ким-
Кимберли в юго-восточной части плато. Когда и почему их так
назвали, не известно. Может быть, в честь того же
министра колоний, а может, в честь знаменитого южно-
южноафриканского города, потому что здесь, в районе плато,
были обнаружены золотые риссыпи.
Название оказалось пророческим. В 1979 г. на плато
Кимберли, примерно в 100 км от посёлка Кимберли, было
открыто богатейшее месторождение алмазов Арджил —
кимберлитовая трубка площадью примерно 45 га и россып-
россыпное месторождение, протянувшееся на 35 км. По соседству
с плато Кимберли и не очень далеко от города Кимберли-
Дауне, примерно в 120 км, в 80-х гг. было открыто другое
месторождение алмазов — Эллентейл-Фицрой, состоящее
более чем из 20 кимберлитовых трубок. На обоих место-
месторождениях добывают алмазы в промышленных масштабах.
АНОРТОЗИТ практически це-
целиком состоит из минерала плагиокла-
плагиоклаза. Это довольно редкая горная порода,
хотя существуют огромные массивы (до несколь-
нескольких тысяч квадратных километров), сложенные
анортозитами. Они возникли очень давно — в
докембрии на ранних стадиях формирования
земной коры. С этими породами связаны крупные
месторождения титамагнетитов в Южной Африке,
Канаде, на Украине и других регионах мира.
Одной замечательной разновидностью анорто-
анортозитов являются лабрадориты, из-за их красивого
цвета и прочности широко используемые в
качестве облицовочных материалов (например, из
них сделаны ступени главного входа Московского
университета). Ярко-синие округлые пятна как бы
вспыхивают огнём на солнце. Это явление назы-
называется иризацией и вызвано отражением света от
^;^ ;.^v
Фантазия природы безгранична.
315
Энциклопедия для детей
внутренних поверхностей кристаллов
плагиоклаза. В России массивы анор-
анортозитов известны в Карелии и Забай-
Забайкалье.
Вышеперечисленными типами магматических
горных пород далеко не исчерпывается бесконеч-
бесконечное в своём разнообразии каменное царство,
возникающее из глубинных огненных расплавов.
Здесь приведены описания только самых распрост-
распространённых пород, по объёму составляющих около
80% всех магматических образований (граниты,
риолиты, базальты, андезиты). В качестве примера
отмечены редкие и важные в экономическом
отношении и загадочные по своему происхож-
происхождению кимберлиты, анортозиты и лабрадориты.
ЧУДЕСНЫЕ
ПРЕВРАЩЕНИЯ
В НЕДРАХ ЗЕМЛИ.
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ
ПОРОДЫ
Большая часть горных пород, слагающих земную
кору, неоднократно меняла условия своего сущест-
существования, то погружаясь в глубины, то поднимаясь
наверх. Одновременно менялись облик и состав
самих горных пород. Греческое слово «метаморфо-
«метаморфоза» означает превращение одного предмета в дру-
другой, отсюда их название — метаморфические по-
породы. Осадочные и магматические породы — из-
известняки, глины, базальты и т.д. — под влиянием
меняющихся температур, давления и химических
условий превращаются в нечто совсем на них не
похожее. Как в печи при обжиге пластичная глина
превращается в кирпич, прочные кувшины или
прелестные фарфоровые и фаянсовые изделия, так
и в недрах Земли мягкие осадки, поступившие
сверху, преобразуются в твёрдые горные породы.
Разница лишь в том, что на глубинах 30—60 км
высокие температуры D00—900° С) и огромные
давления (десятки тысяч атмосфер) воздействуют
в течение миллионов лет. В результате рыхлые
мелкозернистые осадки превращаются в крупно-
крупнокристаллические (зёрна размером 0,3—1 см) по-
породы большой прочности. В этом процессе многие
непривлекательные на вид осадочные породы, на-
например известняки, превращаются в благородные
разноцветные мраморы, которыми издавна укра-
украшают дворцы. Разнообразную коллекцию мрамо-
мраморов можно видеть в залах московского метропо-
метрополитена: телесно-розовым, с красными сосудистыми
прожилками мраморам станций «Белорусская-ра-
«Белорусская-радиальная» и «Динамо» не уступают по красоте
серовато-белые с муаровым рисунком мраморы
«Смоленской».
К метаморфическим породам относятся нежно-
зелёные нефриты, сиреневые чароиты, непов-
неповторимо разнообразные по рисункам и цветовой
гамме яшмы. Прочными, как кремень, карель-
карельскими песчаниками мостили когда-то улицы
316
Алтайская яшма.
Восточно-Казахстанская область.
Петербурга. Многие драгоценные камни (рубины,
благородная шпинель) «родом» из метаморфиче-
метаморфических пород.
Где образуются метаморфические породы? Для
ответа на этот вопрос нужно вспомнить о рас-
распределении температур и давлений в земной коре,
Общеизвестно, что с глубиной температура и
давление непрерывно растут.
Наличие в горных породах водных растворов
или газов ускоряет метаморфические процессы.
Эти газы и растворы называются флюидами (от
лат. fluidus — «текучий», «подвижный»). Флюи-
Флюиды — это «соки» Земли, с помощью которых
происходят активные минеральные превращения
в её недрах. Они переносят тепло и химические
компоненты. Если в породах мало флюидов, то"
метаморфические процессы происходят настолько
медленно, что даже миллионов лет не хватает,
чтобы изменения горных пород стали заметны.
Итак, изменения происходят при смене дав-
давления и температур под воздействием высоко-
высокотемпературных газов и растворов. При этом порода
не плавится, но перекристаллизовывается, из-
изменяя свой минеральный состав, размеры зёрен и
многое другое. А под воздействием нагретых газов
изменяется не только минеральный, но и химиче-
химический состав исходной породы.
Метаморфические породы отличаются по ри-
рисунку и окраске. Это связано как с различием
температуры и продолжительности метаморфизма,
так и с разнообразием слагающих эти породы
минералов. Главных породообразующих мине-
минералов в метаморфических породах много больше,
чем, например, в магматических.
Низкотемпературные метаморфические породы
преимущественно мелкозернистые и малопривле-
малопривлекательные. Мелкозернистость связана с низкими
температурами кристаллизации, резко снижаю-
снижающими скорость реакций: растворение и кристалли-
кристаллизацию минералов. Однако среди минералов есть
«чемпионы» по скорости роста. К ним, например,
относятся гранаты и ставролит. Так как эти
минералы растут быстрее остальных, то их зёрна
Минералы и горные породы
выделяются по размерам на общем фоне породы.
Зёрна, сильно превышающие по своим размерам
другие минералы, названы порфиробластами.
Метаморфические породы привлекают внима-
внимание невероятным сочетанием простоты полосча-
полосчатого строения пород на одних участках и сложным
смятием, скручиванием, прерывистостью слоев и
их взаимным пересечением на других, рядом
расположенных участках. В метаморфических
породах удлинённые и игольчатые кристаллы
темноцветных минералов, как правило, вытянуты
в одну и ту же сторону (т.е. имеют пространст-
пространственную ориентировку). Это связано с внутренними
напряжениями в породе, которые существовали
при их образовании. Минералы стараются развер-
развернуться перпендикулярно направлению напря-
напряжений примерно так же, как мелкие щепочки в
зоне прибоя разворачиваются вдоль волны и
перпендикулярно ветру. Если в горной породе
много темноцветных минералов, то она
расщепляется на тонкие пластины.
При высокотемпературных процес-
процессах часто изменяется исходный химический, а
следовательно, и минеральный состав горной
породы. Такие процессы выделяются в особый ряд
метасоматических, а породы называются мета-
соматитами. Например, при метаморфизме из-
известняков образуются мраморы (состоящие из
кальцита метаморфические породы), а при метасо-
метасоматозе — скарны (породы, состоящие из граната,
клинопироксена и т.д.). Происходящие при этом
превращения часто очень сложны и разнообразны.
Учёные до сих пор окончательно не выяснили,
откуда поступают растворы и газы, производящие
изменения, хотя в большинстве случаев их
источником является магма.
Учитывая разнообразие метаморфических и
метасоматических пород как по составу, так и по
Пейзаж в камне.
317
Энциклопедия для детей
условиям образования, а также мно-
множество загадок и проблем, связанных
с этими породами, исследователям
предстоит огромная работа по их изучению.
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЁННЫЕ
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
КВАРЦИТ обычно имеет светлую окраску и
сложен зёрнами кварца неправильной формы,
образуется он из песчаников или песка, похожего
на тот, который лежит на многочисленных
пляжах. Попав в глубины Земли, песок может
превратиться через несколько миллионов лет в
прочную и красивую горную породу. Красивые
разновидности кварцитов используют как поделоч-
поделочный и облицовочный камень. Однако основная
масса их идёт на изготовление строительного
щебня, применяется в металлургии (в качестве
добавки при плавлении руды — флюса) и в
стекольной промышленности.
Отдельно можно выделить железистые квар-
кварциты, которые ещё называют джеспилитами (от
англ. jasper — «яшма» и греч. «литое» —
«камень»). Эти кварциты содержат большое коли-
количество магнетита и гематита — оксидов железа —
и являются ценными железными рудами. С ними
связаны крупнейшие в мире железорудные место-
месторождения, такие, как Курская магнитная ано-
аномалия (КМА), Криворожское месторождение и др.
От обычных кварцитов они отличаются тёмно-
серым, тёмно-бурым или красноватым цветом,
чередованием тонких прослоек различной окрас-
окраски, образующих красивый рисунок. Джеспилиты
используют и как поделочные камни.
ГНЕЙСЫ (от нем. Gneis) содержат много
полевых шпатов. Это полосчатые породы: обычно
светлые полосы кварца и полевого шпата чере-
чередуются с тёмными полосами, состоящими из
слюды (биотита), амфибола, пироксена и других
минералов. Они занимают огромные территории на
древних участках земной коры. Гнейсы — самые
древние из известных на Земле горных пород.
СЛАНЦЫ — тонкослоистые породы. Они
содержат большое количество цветных минералов
(слюд, амфиболов и др.), имеющих листоватую или
вытянутую форму, и поэтому легко расщепляются
на тонкие пластины. Сланцы образуются как из
осадочных, так и магматических пород. При
метаморфизме обыкновенной глины получаются
очень красивые сланцы, содержащие гранат,
ставролит, мусковит.
Биотитовый гнейс. Видны сложные складки, образованные
при сильном давлении на породу во время метаморфизма.
Сланец с кристаллами граната и ставролита.
Кристаллы ставролита образуют
крестообразные срастания.
СКАРНЫ получили название от шведского
слова «skarn», которым горные рабочие на мес-
месторождении Лонгбан в Скандинавии называли
пустую ненужную породу. Шведский учёный
Тернебом, изучавший это месторождение, ис-
использовал термин «скарн» для обозначения всех
пород, образующихся на контакте магматических
и карбонатных пород. Скарны обычно имеют
зеленоватую или буроватую окраску из-за слага-
слагающих их моноклинных пироксенов, эпидота,
актинолита (минералы зелёного цвета) или граната
(красновато-коричневый, бурый минерал). Изна-
Изначально скарны плотные и мелкозернистые. С ними
связано большое количество месторождений же-
железа, меди, цинка, вольфрама.
ГРЕЙЗЕН. Термин «грейзен» употребляли
немецкие рудокопы для обозначения мелкозер-
мелкозернистой породы, содержащей оловянный камень
(касситерит). В научной литературе его впервые
употребил немецкий учёный Вернер. В настоящее
время грейзенами называют горные породы кварц-
мусковитового, мусковит-полевошпатового состава
(содержащих иногда топазы, бериллы и другие
минералы). Это светлые, обычно сильно пористые
породы, в которых преобладает либо кварц, либо
полевой шпат. С грейзенами связаны место-
месторождения олова, вольфрама и других редких
металлов.
Метаморфические породы обычно делятся по
составу. Если преобладает кварц, то её называют
318
Минералы и горные породы
кварцитом; если полевого шпата больше, чем
других минералов, то порода будет называться
гнейсом; если же кварца и полевого шпата в породе
мало, а большая часть породы сложена цветными
минералами (амфиболом, пироксеном, слюдой,
гранатом и т.д.) — такая порода называется
сланцем. Породы, состоящие из одних карбонатов,
называются мраморами. К названию породы
обычно прибавляются названия минералов, её
слагающих. Например, метаморфическая порода,
состоящая из биотита и амфибола, будет назы-
называться биотит-амфиболовым сланцем; кварцит,
содержащий мусковит, — мусковитовым кварци-
кварцитом; порода, сложенная полевым шпатом, кварцем
и клинопироксеном, — клинопироксеновым гней-
гнейсом и т.д.
ОСАДОЧНЫЕ
ПОРОДЫ
Всё, что существует на Земле, — высокие скалы и
глубокие овраги, леса и пустыни, животные и
растения, сам человек и плоды его труда — всё это
рано или поздно разрушается. Каменные утёсы
разваливаются, растения гниют, животные уми-
умирают, здания ветшают и рассыпаются в прах, а
механизмы ржавеют. Любой предмет
живой и неживой природы, любое из-
изделие, созданное руками человека, в
конечном итоге распадаются на свои составные
части. Продукты разрушения могут быть различ-
различны по своим размерам — от крупных глыб до
мельчайших пылинок. Но все они так или иначе
отрываются от исходных (материнских) тел и об-
образуют новые геологические тела, новые скоп-
скопления минеральных и органических частиц. В
рыхлом виде такие скопления называются осад-
осадком, т.к. они осаждаются на земную поверхность.
При уплотнении из них образуются осадочные
породы. Как и все горные породы, осадочные по-
породы также состоят из скоплений минералов, но
эти минералы могут иметь не только химическое,
но и органическое происхождение. Внешняя обо-
оболочка Земли (верхняя часть земной коры) является
«родным домом» только для осадочных пород —
они и формируются, и существуют в условиях'
температур и давлений, характерных для земной
поверхности. А при образовании, например, маг-
магматических и метаморфических пород существо-
существовали совершенно другие условия. Эта оболочка
Земли, на которой образуются и где находятся
осадочные породы, называется стратисферой (от
Микеланджело Буонарроти в мастерской высекает скульптуру из белого мрамора.
319
Энциклопедия для детей
лат. stratum — «слой»), а изучением
осадочных пород занимается наука ли-
литология (от греч. «литое» — «камень»).
Осадочная оболочка не всегда окружала земной
шар. Первыми горными породами на Земле были
магматические, и только при их разрушении
начали образовываться первые осадки. По мере
возникновения и развития растительного и живот-
животного мира процесс образования осадков усложнял-
усложнялся: корни растений могут разрушить даже крепкие
скалы, а маленький подснежник способен пробить-
пробиться сквозь толстый слой асфальта. Растения и
животные, умирая, распадаются на химические
элементы, давая тем самым новый материал для
образования осадков. Человек ещё интенсивнее
воздействует на земную поверхность. Взрывая
скалы, чтобы прокладывать дороги, создавая
карьеры для добычи полезных ископаемых, строя
города и вырубая леса, он, с одной стороны,
ускоряет процессы разрушения земной поверх-
поверхности, превращая в осадки всё большие массы
вещества, а с другой — создаёт то, что в скором
времени снова неизбежно разрушится и станет
материалом для осадков.
Карл Бодмер. «Вид каменных стен». Х1Хв.
ОКАМЕНЕВШАЯ ЛЕГЕНДА
Красноярский заповедник «Столбы» — это край
причудливых скал. Их необычные фоомы издавна
удивляли людей, и они, не найдя <
происхождения, слагали легенды. 'их.
Было это в глубокой древносп
своенравный могучий царь Енисей
голове носил он прекрасную ледс
дочерей имел Енисей, но самыми
Базаиха и Лалетина. Однажды пр>-
князь Такмак со свитой, стал свате
хотел сначала выдать замуж Базаи
дочерью. Но наотрез отказался ю
невесты — слишком уж сварливой
Рассердился тогда царь Енисе/
свой богатырский рост, сказал: «К
князь Такмак, и всем твоим богать
столбами. Сделаю я своих дочере
стоять подле них веки вечные».
Как сказал, так и свершилось,
солнцу поднял свою гордую голов, , . 1
320
КАКИЕ БЫВАЮТ
ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ
Чтобы определить осадочную породу, надо узнать,
из каких минералов или органических соединений
она состоит, что привело к скоплению осадочных
частиц, превратившихся в породу. Состав осадоч-
осадочных пород зависит, во-первых, от исходного соста-
состава материнской породы, при разрушении которой
они образуются, и, во-вторых, от климатических
условий, сопровождавших их формирование.
Если частицы разрушенной материнской по-
породы были унесены ветром или водой либо просто
скатились с горы к её подножию, то такие осадки
и образованные из них осадочные породы назы-
называются терригенными (от лат. terra — «земля» и
греч. «генос» — «род», «происхождение»). Тер-
ригенный осадок всегда представляет собой скоп-
скопление обломков пород, минералов, иногда с
остатками раковин или растений. Размеры облом-
Минералы и горные породы
ков могут быть самыми разными, а название
терригенной породы и зависит от их размеров. Так,
крупные метровые глыбы слагают брекчии; сан-
сантиметровые обломки — конгломераты (от лат.
conglomeratus — «собранный», «скопившийся»;
это порода, включающая окатанные обломки) или
дресвяники (дресва — мелкий щебень, крупный
песок; это порода с угловатыми обломками);
песчаные миллиметровые частицы — песчаники, а
более мелкие зёрна — алевролиты, (от греч.
«алеврон» — «мука», «литое» — «камень»). Самые
мелкие обломочные частицы размером меньше
0,005 мм образуют глинистые породы.
Валуны, гладко окатанные волнами,
накапливаются в прибрежной зоне.
Органогенные породы образуются при отми-
отмирании целых колоний организмов, сохраняя в
своём составе их раковины и скелеты. При
разрушении такой органогенной породы могут
образоваться как терригенные осадки, так и
растворённые в воде химические соединения.
Когда осадочные частицы выпадают на земную
поверхность из перенасыщенных растворов, они
образуют группу хемогенных (т.е. связанных с
от солнца его ледяная корона, и сам Енисей тоже
превратился в реку...
Как же в действительности возникли необычные скалы в
северо-западных отрогах Восточного Саяна?
Более 500 млн лет назад на этом месте простиралось
обширное море, на дне его скапливались осадки, из кото-
которых образовались песчаники, сланцы и известняки. Позже
они были подняты и смяты в складки — образовались горы
Восточного Саяна. В них внедрилась магма и застыла
гранитными массивами.
Облик гор всё время менялся. Постепенно они
разрушились, и на их месте простёрлась огромная
холмистая равнина. Но вот снова началось поднятие,
которое продолжается и в настоящее время. Увеличивается
высота гор, которая сопровождается разрушительной ра-
работой ветра, воды, колебаний температуры.
Так разрушились пласты песчаников и известняков и об-
обнажились залегающие под ними граниты. Магматические
породы оказались прочнее и постепенно стали возвышаться
над общим уровнем, образуя различной формы скалы,
напоминающие людей, птиц, зверей...
Скалы эти получили название Столбов. Они и теперь как
бы «растут», т.е. поднимаются всё выше и выше, потому
что разрушаются медленнее, чем окружающие их песча-
песчаники, сланцы и известняки.
Косая и волнистая слоистости в песчанике
сформировались под воздействием течений и волнений.
Впоследствии были перекрыты следующей порцией осадка.
химическими реакциями) осадков и соответст-
соответственно хемогенных осадочных пород. Способность
воды растворять в себе химические соединения
тесно связана с её температурой, а следователь-
следовательно — с климатом.
Отдельную группу осадочных пород составляют
каустобиолиты (от греч. «каустикос» — «го-
«горючий», «биос» — «жизнь», «литое» — «камень»).
Эти породы — торфы, угли, горючие сланцы —
321
Энциклопедия для детей
образовались из ско-
скоплений остатков рас-
растений. К этой же
группе относятся янтарь и нефть.
Вулканогенно-осадочные поро-
породы образуются под влиянием
магматических (вулканических)
процессов. Основные компоненты
этих пород извергаются из жерла
вулкана в виде пешговых частиц
разного размера. По способу об-
образования эти породы могут быть
терригенными (если они состоят
из обломочных компонентов) или
хемогенными (если их составные
части образовались в результате
химических реакций).
Малиново-красные песчаники,
слагающие один из хребтов в
Памиро-Алае.
На горном склоне видны слои,
образованные скоплением
более крупных обломков —
гальки и валунов.
ТЕРРИГЕННЫЕ
ПОРОДЫ
В эту группу входят все породы, состоящие из
обломков, которые образуются при разрушении
горных пород. Обломки переносятся водой или
ветром, накапливаются в водоёмах и других естест-
естественных «ловушках» (т.е. тех местах, где они могут
остановиться), образуя обломочные, или терриген-
ные, осадки. Крупные глыбы и валуны часто ос-
остаются у подножия разрушающейся скалы. Они
оторваны от материнской породы и, значит, также
являются терригенными. В этом случае перенос
обломков происходит под действием силы тяжести.
Самая распространённая терригенная порода на
Земле — песчаник, который образуется из терри-
генного осадка — песка.
КАК ИЗ ПЕСКА ПОЛУЧАЕТСЯ ПЕСЧА-
ПЕСЧАНИК. «Сколько верёвочку ни вить, а концу
быть...» Как бы долго ветер и вода ни перемещали
песчинки, в конце концов все зёрна находят себе
спокойное убежище и начинают превращаться в
осадочную породу. Подобными убежищами могут
служить болота, лагуны, озёра, моря — любые
места, где ничто не тревожит эти зёрна. Песчинки
могут спрятаться под более молодыми осадками,
застрять в вязком иле, захорониться в углублениях
дна. Как только движение зёрен прекращается,
поры между ними начинают заполняться любым
материалом, который приносит вода в твёрдом или
растворённом состоянии. Это могут быть гли-
глинистые частицы, химические соединения, выпа-
Строительство Стоунхенджа (древняя Британия).
Бронзовый век.
322
Минералы а горные породы
дающие в осадок из воды, живые организмы весьма
малых размеров. Весь этот материал скрепляет
зёрна и поэтому называется цементом. Иногда
цемент образуется из самих зёрен: края обломков
растворяются, растворённые компоненты скапли-
скапливаются в порах и снова кристаллизуются в виде
цемента. Особенно часто это происходит с каль-
кальцитом (карбонатом кальция).
Химический состав осадка довольно часто
меняется, пока все его компоненты не при-
приспособятся друг к другу. То вода принесёт избыток
солей, то какое-нибудь зерно начинает разру-
разрушаться, выпуская на свободу химические эле-
элементы, то лежащий выше или ниже слой начнёт
освобождаться от каких-нибудь компонентов. Не-
Немалую роль в этой природной химической лабо-
лаборатории играют и органические остатки, попавшие
в осадок. Они начинают гнить, поглощая кислород
и выделяя углекислый газ. А углекислый газ тут
же ищет кальций, иногда «выхватывая» его прямо
из зёрен. Жизнь осадочной породы — это
постоянное приспособление к меняющимся ус-
условиям: только частицы, наконец,
притёрлись друг к другу, даже слип-
слиплись (сцементировались илом или
солями), как происходят новые перемены — черви
переворошили весь осадок, что-то съели, а что-то
извергли, сверху лёг новый слой осадка, и
изменилось давление. Причины могут быть раз-
разными, а результат один — снова породе необхо-
необходимо приспосабливаться к другим условиям.
Новая общность частиц стремится к равновесию
как внутри самой себя, так и с окружающей
средой. Этот процесс бесконечен. Даже в сцемен-
сцементированной горной породе, где соседствуют зёрна
разных составов, непрерывно идут процессы
разрушения одних минералов и создания других,
лучше приспособленных к существованию в новых
условиях. По мере накопления сверху молодых
осадочных слоев более древние породы погружают-
погружаются всё глубже. На глубине их ожидают совсем иные
условия: и температура выше, и давление больше.
Здесь многие минералы исчезают, вместо них
образуются другие, более стойкие; осадочная
Энциклопедия для детей
порода перерождается, превращаясь в
метаморфическую. Если в результате
движений земной коры эта метаморфи-
метаморфическая порода выйдет на поверхность, внешние
силы вновь возьмутся за её разрушение до осадка
и опять будут создавать осадочную породу.
Из песчинок в конечном итоге образуется
прочная горная порода — песчаник. Из песчаника
можно уже выпиливать блоки, строить настоящие
дома, высекать скульптуры. Чем однороднее по
составу получается песчаник, тем более прочным
строительным материалом он будет.
| ИЗ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ
1 ЕВРОПЕЙСКОГО ФАРФОРА
Это замечательное изобретение было сделано алхими-
алхимиком из Пруссии И.Ф. Бётгером. Он объявил королю
Саксонии Августу Сильному, что умеет получать золото из
других веществ, но, увы, у него ничего не получилось...
Тем не менее Бётгер стал приближённым короля и обязан
был бывать на приёмах, где все строго соблюдали
придворный этикет. Однажды он зашёл к парикмахеру
подновить и припудрить парик перед очередным приёмом.
В ту пору пудрой служила тонко помолотая рисовая мука.
Случай помог алхимику. Пока его парик обрабатывался,
Бётгер вздумал проверить качество помола муки:
послюнявив пальцы, начал растирать пудру и... неожиданно
обнаружил большую её пластичность. На возмущённый
вопрос клиента, что это за пудра, парикмахер ответил, что
вместо рисовой муки все парикмахеры города давно
используют белую землю, и молил не выдавать его тайну
королю: «Рис так дорог, а здесь неподалёку, около города
Ауэ (в Рудных горах. — Прим. авт.), землевладелец Шнорр
копает белую землю и дёшево продаёт нам, парикмахе-
парикмахерам. Пудра получается очень хорошая, она белее рисовой
и лучше держится на парике».
Образованный и смекалистый Бётгер сразу понял свою
выгоду. Он отобрал у испуганного парикмахера всю пудру
(которая представляла собой, как потом выяснилось, тонко
размолотую белую глину — каолин) и изготовил из неё
фарфор. 2 марта 1709 г. он вручил королю первые об-
образцы изделий из этого фарфора. А вскоре (в 1710 г.) в
Саксонии возникла известная на весь мир Мейсенская
мануфактура, где впервые стали изготавливать твёрдый
фарфор (из каолина), состав которого был изобретён
Бётгером. (Так называемый мягкий фарфор —
без каолина — производился в Европе с XVI в.)
X
Если в песчанике зёрна имеют разный состав, а
цемент образован из какого-нибудь легко раство-
растворимого соединения (например, гипса), такой
песчаник быстро разрушится под действием ветра
и воды. Как только движения земной коры
выведут пласт подобного песчаника наружу, он
очень скоро снова превратится в песок. Если же
зёрна в песчанике сложены только кварцем, а
цемент кремнистый, такую породу разрушить
нелегко.
ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ
Реликтовые следы морских течений в слоистой
песчоно-глинистой породе.
Если в сухую погоду дорога пылит под ногами, а
в дождь ноги оставляют на ней глубокие следы,
если лужи долго не высыхают, грязь прилипает к
ботинкам так крепко, что счищается только жёст-
жёсткой щёткой, — всё это проделки глины.
Что же такое глина и почему столь разнооб-
разнообразны её свойства? Если представить себе частичку
меньше 0,005 мм — это и будет размер глинистого
минерала. Собираясь вместе, эти крохотные мине-
минералы и образуют горную породу — глину. Будучи
не очень прочно сцепленными друг с другом, они
легко отрываются и создают пыль. Поскольку
частички чрезвычайно малы, расстояния между
ними (которые называются порами) также не-
невелики, и вода не может пройти через глину, как
через песок. Она задерживается между гли-
глинистыми частичками, связывает их, и в результате
мы получаем чавкающую под ногами грязь.
Частички в обводнённой глине крепче сцеплены
друг с другом, чем в сухой, поэтому их так трудно
счистить с обуви и так легко лепить из них всё что
угодно. Когда глинистые частицы, слагающие
породу, попадут под давление слоев, лежащих
выше, они лучше «притрутся» друг к другу>
прочно сцепятся, и получится плотная и крепкая
глинистая порода — аргиллит. Аргиллит не боится
воды, потому что она не может пройти между
сцепившимися минералами, а ветер не способен
вырвать из породы отдельные частички и поднять
их в виде пыли. Аргиллит легко расколоть
молотком на тонкие плитки.
Окраска глин может быть самой различной. Её
определяют разные элементы, входящие в ре-
решётку глинистых минералов или присутствующие
в виде примесей. Так, углерод окрашивает горные
породы (в том числе и глинистые) в тёмно-серые и
чёрные цвета, оксиды железа (Fe+3) дают розо-
розоватые (до красных) оттенки, а закись железа (Fe+2)
проявляется в зелёном цвете глинистых пород.
Чистый каолин, состоящий только из одного
минерала каолинита, имеет белый цвет, т.к. в
составе этого минерала присутствуют только
атомы кремния и алюминия (соединённые с
кислородом и гидроксилом).
Названия глин определяются названиями ми-
минералов, их слагающих. Встречаются как моно-
мономинеральные (от греч. «монос» — «один»), так и
полиминеральные (от греч. «поли» — «много»)
глинистые породы. Из мономинеральных гли-
324
Минералы и горные породы
нистых пород широко распространены каолиновые
глины (каолины), названные так по хребту Каолин
в Китае, где они добывались для производства
фарфора. Каолиновые глины белые, жирные на
ощупь. За счёт присутствия органического ве-
вещества они приобретают серую окраску, а на
ощупь становятся «сухарными», т.е. шершавыми.
Для формирования пластов глинистых пород и
сравнительно мощных толщ необходимо, чтобы
при этом не накапливались осадки другого типа.
Такие условия могут возникать в тиховодных
бассейнах (т.е. озёрах, лагунах и т.д., где нет
сильных движений воды) на участках с выровнен-
выровненным рельефом, а также в морях и океанах на
значительных глубинах вдали от континенталь-
континентальных склонов. На дне глубоких океанических
котловин (на глубинах 4—6 тыс. м) в настоящее
время накапливаются глубоководные красные
глины, обогащенные железом и марганцем. К этим
глинам приурочены богатые рудные залежи желе-
зомарганцевых конкреций (минеральных образо-
образований округлой формы). Состоят такие глины из
очень мелкого терригенного и вулканического
материала, приносимого с суши во взвешенном в
воде состоянии или же ветром. В них встречается
небольшая примесь морских органических остат-
остатков (радиолярий, диатомовых водорослей, форами-
нифер), зубы и кости глубоководных рыб, иногда
частицы космических тел (например, мельчайшие
осколки метеоритов). Скорость накопления этих
глин очень мала: за 1 тыс. лет образуется слой
толщиной 1 мм.
Большая часть любого глинистого вещества
накапливается в устьях рек, дельтах. Обломочный
материал река обычно отлагает раньше, а гли-
глинистая взвесь доносится до моря, где соли,
растворённые в морской воде, способствуют соби-
собиранию мелких глинистых частиц в более крупные
скопления, которые быстрее осаждаются. По-
Появление слоев глинистых пород среди аллюви-
аллювиальных (речных) отложений может указывать на
то, что река сменила русло. В морях и океанах у
подножия континентальных склонов слои гли-
глинистых пород формируются в те периоды, когда
прекращается снос обломочного материала по
подводным каньонам. Глинистые пласты среди
вулканических пород говорят о перерывах в
вулканической деятельности. Состав глинистых
минералов на корах выветривания позволяет
определить состав исходных пород, климат и
другие условия, существовавшие во время образо-
образования осадков. Способность глинистых минералов
трансформироваться (менять свой состав и строе-
строение) позволяет узнавать не только условия их
формирования, но и те, в которые попала порода
после захоронения.
ХЕМОГЕННЫЕ ПОРОДЫ
СОЛИ. Одна из осадочных горных пород
известна абсолютно всем. Каждый день её можно
увидеть на столе, без неё любая еда — не еда: суп
КАКАЯ СОЛЬ ПОЛЕЗНЕЕ?
ЁуЛзвестно, что поваренная соль в природе — это минерал
Г1галит, имеющий формулу NaCI. Но, как всякий мине-
минерал, он не является химически чистым веществом, а содер-
содержит до 8% примесей, состав и количество которых зависят
от месторождения. Чаще всего в галите присутствуют со-
соединения магния, калия, кальция, а также в небольших ко-
количествах — марганец, железо, никель, медь, фтор, руби-
рубидий, стронций, барий, серебро, золото, кобальт, хром,
цинк и другие элементы, общее содержание которых не
превышает сотых долей проценте (так называемые
микроэлементы).
С давних пор известно, что поваренная соль, добытая в
разных местах, может иметь различные свойства. Римский
естествоиспытатель Плиний Старший в своей «Естественной
истории» писал, что больше всего в его времена славилась
саламинская соль, получаемая из морской воды, а на ост-
острове Кипр — тарентская и фригийская, которая содержит-
содержится в солёных озёрах. Эти два сорта считались особенно по-
полезными для зрения. А соль, привозимая из Каппадокии
(территория современной Турции), обладала свойством
придавать блеск коже...
Поваренную соль добывают разными способами: под-
подземным — каменную соль, открытым — озёрную соль, вы-
выпариванием на солнце морской воды — так называемую
бассейновую соль. Во всех случаях соль непременно содер-
содержит примеси. Меньше всего их в том сорте соли, который в
основном продаётся в наших магазинах и используется в
приготовлении пищи. Однако этот сорт соли незаслуженно
занял господствующее место на нашем столе. Отсутствие
примесей — это скорее не достоинство, а недостаток. Для
человека полезнее соль, содержащая в небольших количе-
количествах микроэлементы. А какая соль в этом отношении на-
наиболее ценна? Та, что используется с древнейших вре-
времён, — морская. Она обладает полезными свойствами, в
том числе антитоксическими (способна уменьшать воздейст-
воздействие вредных веществ), благодаря тому что у неё наиболее
естественное сочетание химических элементов, близкое по
составу к биологическим жидкостям человека. jjji
«Розы пустыни», возникающие на поверхности в результате
прорастания кристаллов гипса сквозь песок.
325
Энциклопедия для детей
ЗАГАДКА СРЕДИЗЕМНОГО МОРЯ
Уникальные залежи солей находятся на дне
Средиземного моря. В центральной части они
достигают мощности 2 тыс. м. Учёные подсчитали, что если
полностью выпарить морской бассейн глубиной 1 тыс. м, то
толщина слоя солей окажется около 14 м. Накопление соли
в Средиземном море длилось около 500 тыс. лет, она осаж-
осаждалась со скоростью 3—4 м за 1 тыс. лет. Такая скорость,
по оценкам учёных, вполне реальна, но странным
представляется то, как столь большое море превратилось в
мелководное озеро. Геологические материалы, полученные
при бурении морского дна, позволяют сделать выводы, что
5—6 млн лет назад уровень воды в Средиземном море
несколько раз понижался.
Учёные предполагают, что в то время отсутствовал Гиб-
Гибралтарский пролив, разделяющий сейчас Африку и
Пиренейский полуостров, и Средиземное море не было
связано с Атлантическим океном.
В этих условиях Средиземное море превращалось в
замкнутый бассейн и, лишённое притока менее солёных
океанских вод, просто «высыхало» в условиях жаркого кли-
климата, превращаясь в солёное озеро, в котором шло
активное осаждение солей.
В последнее время предложена другая гипотеза,
согласно которой в бассейн Средиземного моря поступали
менее насыщенные солями холодные воды из Атлантиче-
Атлантического океана и заставляли более плотные от растворённых
солей морские воды опускаться на дно и осаждать соли во
впадинах морского дна, где отсутствовали течения, способ-
способные перемешивать морские и океанские воды. Однако эта
интересная гипотеза ещё нуждается в подтверждении.
Один из многочисленных хребтов Западного Тянь-Шаня,
сложенный прочными известняками. В карбоне (палеозой)
на дне моря откладывались горизонтально лежащие слои
песков и известняковых осадков. К настоящему времени они
превратились в прочные горные породы, поднятые на высоту
до4км и «поставленные наголову», т.е. залегающие почти
вертикально.
невкусен, хлеб — как трава и даже пирожное не
так приятно на вкус. Догадались? Да, самая
обычная поваренная соль, она называется ещё
каменной солью. Эта осадочная порода состоит из
минерала галита (от греч. «галс» — «соль»).
Реки несут в море не только твёрдые частицы,
но и растворённые химические соединения. В
середине XIX в. итальянский учёный Усиглио
ставил опыты, выпаривая морскую воду. Ему
удалось выяснить, что эти вещества выпадают из
раствора в строгой последовательности: сначала
труднорастворимые, затем всё более легкораство-
легкорастворимые — карбонаты, потом сульфаты, затем соли
хлора — хлориды.
Конечно, редко пересыхают или мелеют целые
моря, поэтому месторождения солей чаще всего
образуются в озёрах, заливах или лагунах,
отделённых от моря какими-нибудь преградами,
например песчаными косами.
Русскими учёными А.Е. Ферсманом, Л.В. Пус-
товаловым, Н.М. Страховым была дополнена
схема химического разделения растворённых в
воде веществ. Оказывается, первыми в осадок
выпадают соединения железа, марганца, алю-
алюминия, кремния. Окислы этих элементов трудно
растворимы, поэтому осаждение их не требует
значительных испарений воды. Железные, мар-
марганцевые и алюминиевые руды образуются в
условиях влажного тёплого климата. Эти ми-
минералы могут осаждаться прямо из речных
потоков, слагая округлые образования (конк-
(конкреции), корки на поверхности дна или даже
рудные залежи при достаточной
концентрации их в речных водах.
Такие соли, как карбонат каль-
кальция, сульфат кальция (гипс) и
хлорид натрия (галит), довольно
часто встречаются в соленосных
толщах.
При определённых условиях
могут образовываться и другие
соли. Так, например, в некото-
некоторых озёрах Южной Калифорнии
добываются соли бора, в пустыне
Атакама в Северном Чили об-
обнаружены осадки с высоким со-
содержанием нитрата натрия. Осо-
Особенно интенсивное испарение
морской воды может привести к
осаждению минерала сильвина
(КС1). Этот минерал наиболее
легко растворяется в воде, по-
поэтому и осаждение его происхо-
происходит только при полном осушении
бассейна.
В районе города Соликамска в
Пермской области (Урал) соленосная толща дос-
достигает 500 м. В ней чередуются соли разного
состава: гипс, галит, сильвин, ангидрит.
326
Минералы и горные породы
ОРГАНОГЕННЫЕ
ПОРОДЫ
Все живые организмы содержат в своих тканях и
скелетах разнообразные минеральные вещества.
Когда животные или растения погибают, остаются
органические и минеральные соединения, нередко
частично или полностью сохраняющие формы этих
организмов. При массовых захоронениях органи-
органических остатков образуются органогенные (или
биогенные) породы. Кости и панцири живых су-
существ в основном состоят из карбоната кальция
(кальцита), поэтому карбонатные органогенные по-
породы (известняки) получили широкое распрост-
распространение в осадочной оболочке Земли. Реже, чем
карбонатные, встречаются органические остатки с
кремниевыми скелетами, состоящими из опала и
халцедона. И опал, и халцедон — соединения SiO2
с молекулами воды. В опале воды содержится
много (SiO2 • пНгО), в халцедоне — одна молекула
воды, а в кварце её нет совсем. Ещё реже встреча-
встречаются органические остатки, состоящие из фосфат-
фосфатных, сернистых и других минеральных образо-
образований. Живая ткань организмов при отмирании
также может участвовать в образовании осадочных
пород. Из растений образуются такие осадочные
породы, как торф, угли, горючие сланцы.
КАРБОНАТНЫЕ ОРГАНОГЕННЫЕ ПОРО-
ПОРОДЫ. Хорошо известная осадочная порода этого
типа — мел. Тот самый белый мягкий мел,
которым пишут на доске и чертят на тротуаре.
Состоит он из мельчайших кристалликов кальци-
кальцита, из которых 70—100 млн лет назад были
построены панцири микроскопических водорос-
водорослей — кокколитофорид. Эти водоросли свободно
плавали недалеко от поверхности тёплого моря, а
отмирая, падали на дно, образуя осадки. За
десятки миллионов лет в некоторых древних морях
накопились слои мела мощностью в десятки, а
иногда и сотни метров. Все меловые холмы,
которые сейчас встречаются в районах Поволжья,
в Северной Франции, Южной Англии и во многих
других местах — остатки донных отложений
древних морей. В этих породах встречаются
остатки морских ежей, морских губок, раковин
моллюсков. Их содержание в породе обычно не
превышает нескольких процентов, поэтому они не
являются породообразующими организмами. Од-
Однако их присутствие помогает геологу установить
возраст породы, глубину моря, особые условия
накопления осадка на морском дне. Ведь кокколи-
тофориды живут в поверхностном водном слое, а
на дно падают уже умершие формы, в то время как
различные моллюски обитают на самом дне моря
и каждый их вид может существовать только в
определённых условиях.
И плотные известняки, содержащие остатки
раковин, и блестящий мрамор, узорчатые плиты
которого украшают старинные дворцы, музеи и
станции метро, — всё это когда-то было из-
известковыми осадками. Чем крупнее и разнороднее
«Гриб» — подставка для спичек, выполненная из известняка.
Фирма Фаберже. Москва. 1880 г.
по размерам частички, из которых состоят осадки,
тем легче происходит перекристаллизация по-
породы: вместо мелких кальцитовых кристалликов
получаются крупные, они срастаются друг с
другом, закрывают поры в породе и превращают
её в твёрдый камень.
РИФОВЫЕ ИЗВЕСТНЯКИ. Для геолога
современные рифы — это живая лаборатория по
производству органогенных известковых осадков.
Рифовые постройки создаются в течение дли-
длительного времени морскими организмами, ко-
которые существуют только колониями, сообщест-
сообществами. В настоящее время большая часть рифов
построена кораллами, но сотни миллионов лет
назад главными строителями рифов были мшанки
(колониальные водные, преимущественно мор-
морские, животные, ведущие прикреплённый образ
жизни) и водоросли. Кораллы, мельчайшие мор-
морские животные, добывают кальций из морской
воды и строят из него красивые ветвистые или со
сложной извилистой поверхностью «домики»,
тончайшие кружевные столбики и перегородки.
Жить эти организмы могут только на глубинах не
327
Энциклопедия для детей
Мельчайшие организмы —
диатомеи, различимые только при больших
увеличениях, заполняют глубоководные
илы Чёрного моря.
более 45 м при температуре не ниже +20° С. Как
только уровень моря поднимается, кораллы гибнут
и превращаются в известковый осадок, а на его
поверхности возникают новые сооружения, в
которых кипит жизнь, пока и этот слой не
опустится ниже допустимой глубины. При под-
поднятии морского дна волны разрушают коралловые
постройки.
Выходы рифовых известняков на западном
склоне Урала обозначают древние границы тёплого
моря. Вдоль северо-восточного берега полуострова
Крым, там, где он омывается водами Азовского
моря, тянется полоса рифовых известняков, соз-
созданных 40 млн лет назад. Эти известняки с
причудливым ячеистым строением построены ко-
колониями мшанок (так же, как и кораллы,
ведущими прикреплённый образ жизни). Из-
Известняки изрезаны многочисленными мелкими
бухтами, что придаёт всему побережью очень
нарядный вид. Интересно, что эта древняя берего-
береговая линия почти повторяет современную границу
моря. Восточное побережье Чёрного моря в районе
города Судак до сих пор хранит остатки ко-
коралловых рифовых построек, которые сущест-
существовали здесь 140 млн лет назад.
Подводный мир кораллового рифа.
328
Минералы и горные породы
ОРГАНОГЕННЫЕ КРЕМНИСТЫЕ ПОРО-
ПОРОДЫ. В природе существует целая группа организ-
организмов, которые для создания своих скелетов и
защитных оболочек используют кремний. В мор-
морской воде его не так много, поэтому жить таким
организмам труднее. Они реже образуют ор-
органогенные осадки и реже встречаются в виде
пород. Тем не менее такие кремниевые организмы,
как диатомовые водоросли, радиолярии, неко-
некоторые виды губок и др., за сотни миллионов лет
своего существования (органической жизни) суме-
сумели создать довольно мощные слои органогенных
пород.
Диатомовые водоросли — микроскопические
одноклеточные водоросли (диатомеи) размером от
4 до 2 • 10б см с кремниевым скелетом. В морях
встречают одиночные округлые или чечевицеоб-
разные формы, в пресноводных бассейнах обычны
колониальные нитевидные особи. Радиолярии (от
лат. radiolus — «маленький луч») планктонные,
т.е. свободно плавающие одноклеточные организ-
организмы. Обладали сложным изящно построенным
кремниевым скелетом, состоящим из центральной
ячеистой капсулы, окружённой маленькими ши-
шипами, которые поддерживают радиолярии на
плаву. Умирая, и диатомеи, и радиолярии накап-
накапливаются на морском дне в виде осадков, со-
состоящих из кремниевых скелетиков. Эти осадки
называются диатомовыми, или радиоляриевыми,
илами, а после уплотнения (литификации) они
Пейзажная уральская яшма с горы Полковник
около города Орск (Россия).
превращаются в горные породы — диатомиты и
радиоляриты.
Если в результате вулканических процессов в
морскую воду поступали дополнительные порции
кремния, то в этих зонах бурно развивались
радиолярии, а выпадая на дно, они скреплялись
кремнием, осаждённым из насыщенной воды. В
результате получались яшмы — красивые кварц-
халцедоновые породы, окрашенные в разные цвета
примесями химических элементов, которые посту-
поступают вместе с кремнием из земных недр. Такие
выходы разноцветных яшм мощностью в десятки
329
Энциклопедия для детей
Кремниевая порода со следами
жизнедеятельности илоедов.
и сотни метров известны на восточном склоне
Урала, где они образовались около 400 млн лет
назад. Большая твёрдость яшмовых пород, благо-
благодаря которой они идеально шлифуются, а также
разнообразие их окрасок — полосчатых, пят-
пятнистых, причудливо узорчатых — делают яшмы
прекрасным материалом для изготовления ук-
украшений, облицовки стен, создания мозаичных
панно, для украшения шкатулок, столиков и даже
полов.
ЧТО ЖЕ ТАКОЕ КРЕМЕНЬ? Всем знакомое
слово «кремень» имеет несколько значений. Крем-
Кремнями называют любые горные породы, сложенные
окислами кремния независимо от того, какой
минерал образует породу: кварц, халцедон или
опал. Эти три минерала, имея одинаковый состав,
различаются по количеству воды. В опале может
присутствовать немного молекул воды (обычно
1—9%, редко до 30%). Вода не позволяет опалу
кристаллизоваться, поэтому он аморфен, т.е. не
имеет кристаллической решётки, — это гидрогель
кремния. Халцедон (названный так в память
древнего города Халкедона на побережье Мрамор-
Мраморного моря) содержит одну молекулу воды, которая
препятствует росту правильных кристаллов: для |
халцедона характерно микрокристаллическое, ра-
диально-лучистое, волокнистое строение.
Эти камни в виде небольших пластовых тел,
желваков, округлых образований — конкреций -
обычно встречаются внутри массивов известняков.
Подземные воды внутри карбонатных пород раст-
растворяют и выносят кремний из силикатных
минералов, в том числе и из глинистых частичек,
и в ионной форме переносят его к тем местам, где
происходит интенсивное гниение органических
остатков. Здесь избыток углекислого газа, об-
образующегося при гниении, связывает кальций, в
результате кремний выпадает в осадок. Присутст-
Присутствие органического углерода окрашивает кремни во
все оттенки серого цвета вплоть до чёрных
(лидитов и фтанитов). Часто такие кремни запол-
заполняют норы и ходы роющих животных (раков,
червей) в карбонатных массивах, слагают шарики
конкреций с красивыми радиально-лучистым
внутренним строением. Таким образом, крем-
кремниевые осадочные породы представлены в земной
коре очень разнообразными типами, часто мало
похожими друг на друга, хотя все они состоят из
кремнезёма (оксида кремния).
Диатомиты, сложенные опаловыми и хал-
халцедоновыми скорлупками (обычно первичным
минералом является опал, а халцедон — результат
его перекристаллизации), — это землистые, шер-
шершавые на ощупь породы, очень лёгкие и пористые.
Удельный вес диатомита в 2 раза меньше, чем
воды, т.к. пористость в нём достигает 90%. Поры
располагаются и между скорлупками диатомовых
водорослей, и внутри скорлупок между перегород-
перегородками. Брошенный в воду кусочек диатомита будет
долго плавать, пока весь воздух с шипением не
выйдет из пор и они не заполнятся водой. Опока —
горная порода того же опалового состава —
содержит мало органических остатков, сложена
мельчайшими глобулями (шариками) опала, осев-
осевшего из коллоидных растворов кремния. Обычно
она образуется в мелководных лагунах, озёрах,
куда рекой приносится дополнительный кремне-
кремнезём. Между глобулями опала в опоке тоже имеются
поры, поэтому брошенный в воду кусочек этой
породы тоже будет шипеть и выпускать пузырьки
воздуха, но на дно опустится скорее, чем диатомит:
его удельный вес выше, а пористость ниже, чем у
диатомита. Если диатомиты обычно не содержат
посторонних примесей, благодаря чему окрашены
в светлые, часто белоснежные цвета, то опоки
всегда загрязнены глинистой и песчаной при-
примесями и для них характерны серые и желтоватые
оттенки.
^ПОЛЕЗНЫЕ
ЙСКОГЙЕМЫЕ
щ
КАКИЕ ИСКОПАЕМЫЕ
МЫ НАЗЫВАЕМ
ПОЛЕЗНЫМИ
Так не похожие друг на друга железная руда и
нефть, мрамор и природный газ на самом деле
очень близки между собой. Называются они,
так же как и очень многие другие вещества,
полезными ископаемыми. Ископаемые — потому
что извлекаются из недр Земли, отторгаются
человеком от её каменной оболочки. Полезные —
потому что служат человеку, т.е. по его воле
превращаются в разнообразные необходимые ве-
вещи, которые создают уют, обеспечивают без-
безопасность, обогревают, кормят, перевозят. Одним
словом, полезные ископаемые необходимы всегда
и везде, оказывают огромное влияние на всю нашу
жизнь.
Когда образовались на Земле полезные иско-
ископаемые? Очевидно, очень давно, вместе с самой
каменной оболочкой планеты. Некоторые горные
породы, которые человек использует сегодня для
своих целей, имеют возраст несколько миллиардов
лет. Другие полезные ископаемые появились
позже: их возраст исчисляется десятками и
сотнями миллионов лет. Иными словами, они
возникали постепенно, в течение всей жизни
нашей планеты. Есть и такие полезные иско-
ископаемые, например песок, глина или торф, которые
продолжают накапливаться и по сей день. Для того
чтобы увидеть, как это происходит, не надо
спускаться в неведомые глубины: достаточно
выйти на берег реки или моря либо побывать на
одном из многочисленных болот, раскинувшихся
на обширных пространствах России.
Полезными эти ископаемые были далеко не
всегда. Когда древний человек делал первые шаги
по Земле, их для него как бы не существовало.
Человека окружала природа (живая и неживая):
воздух, вода, животные и растения. И вместе с
ними — минеральная твердь Земли. Твёрдая
оболочка планеты была — и остаётся по сей день —
не просто полезной, но необходимой для всего
существующего на ней. Но это совсем в другом
332
смысле, чем тот, который мы вкладываем в
понятие «полезные ископаемые»: она выступала и
выступает как каменная основа мироздания, как
гигантские подмостки, на которых разворачи-
разворачиваются сцены земной жизни.
Чтобы ископаемые стали полезными, человек
должен был стать Человеком и ощутить пользу,
которую ему может принести камешек, лежащий t
на берегу реки или отколотый от скалы. Надо j
было, чтобы он научился использовать свою |
находку, обрабатывать её. Утекло немало воды, |
прежде чем человек понял, что под его ногами
находится поистине неисчерпаемая кладовая, бо-
богатства которой сделают его многотрудную жизнь
легче, интереснее и разнообразнее. Тогда полезные
ископаемые «родились» вторично — теперь уже в
сознании человека.
Многообразны минеральные ресурсы, которые
получают из недр Земли. Основу полезных иско-
ископаемых составляют твёрдые вещества: руды раз-
различных металлов, уголь, самые разнообразные
драгоценные и поделочные камни, строительные
материалы, сырьё для химической промышлен-
промышленности. Извлекаются из недр и различные жидкос-
жидкости. К ним относятся нефть и подземные воды — от
целебной влаги минеральных источников до
обычной ключевой и колодезной воды. Исполь-
Используются и газы, заключённые в недрах, прежде
всего природный горючий газ, без которого сегодня
немыслим уют большинства городских квартир.
ЧТО ТАКОЕ
МЕСТОРОЖДЕНИЕ
Руда — древнерусское название крови. Руды ме-
металлов, извлекаемые из недр земли, наши предки
считали её кровью. С незапамятных времён руду
добывали в горах. Именно здесь она часто залегает
неглубоко и доступна для разработки. Возникло
Полезные ископаемые
ЗАПАХИ РУД
Псе руды пахнут. Одни сильнее, другие настолько слабо,
О что обоняние человека не улавливает их запахов. И
только животные, прежде всего собаки, способны их
различать. Специалисты давно обратили внимание на то,
что руды самородного мышьяка или его соединений с
металлами издают, особенно при ударе, сильный чесноч-
чесночный запах. При нагревании и прокаливании он многократ-
многократно усиливается. От скоплений сульфидных руд идёт рез-
резкий запах сернистого газа. Многие руды пахнут глиной. На
нефтяных месторождениях и в районах минеральных
источников часто пахнет сероводородом. Кварц, содержа-
содержащей промышленные концентрации редких металлов, при
растрескивании издаёт специфический, знакомый поис-
поисковикам, неприятный запах.
Древние рудознатцы находили широкое применение
зтому свойству в своей работе. Но со временем использо-
использование такого деликатного признака, как запах, требующее
специальных знаний и особых качеств поисковика, сошло
на нет. Этот признак был вычеркнут из современных мето-
методических руководств, справочников и учебников. Однако
сделано это было несколько- преждевременно. Дело в
том, что большая часть месторождений скрыта под покро-
покровом почв, растительности или слоем рыхлых отложений.
Без проведения горных работ (проходки траншей, шур-
шурфов и т.д.) обнаружить их трудно. Первыми попытались
вновь использовать данный признак в послевоенные годы
финские геологи. Для этих целей они использовали спе-
специально обученных собак. В Центральной Финляндии под
болотами и ледниковыми отложениями им удалось таким
образом обнаружить несколько сульфидных полиметал-
полиметаллических месторождений.
Более серьёзную попытку в 60-е гг. предприняли ка-
карельские геологи. Они создали специальный отряд рудо-
рудорозыскных собак и установили, что из четырёх типов выс-
высшей нераной деятельности зтих животных — меланхолика,
флегматика, сангвиника и холерика — для поисков на-
наиболее подходят сангвиники (т.к. они наиболее чувстви-
чувствительны к запахам). Такие собаки легко поддаются дресси-
дрессировке и отличаются хорошей работоспособностью. В
частности, тренированные собаки способны по запаху
отличить даже различные минералы из группы сульфидов.
В условиях Карелии и на Кольском полуострове, где про-
проходила проверка, собаки обнаружили рудные тела, зале-
залегающие на глубинах до 12 м.
Конечно же, поиски по запаху не дали сразу слишком
впечатляющих результатов, поэтому дело постепенно
заглохло. Но история с запахами руд далеко не заверши-
завершилась... Тогда же, в 60-е гг., в США стали активно разраба-
разрабатывать портативные (небольших размеров) электронные
приборы для определения запахов. Уже изготовлены уст-
устройства, основанные на принципе поглощения газом
ультрафиолетового излучения. Правда, пока усилия кон-
конструкторов направлены не в сферу геологии. Созданная
аппаратура «чувствует» запах красок, лаков, бензина,
различных газов, кислот и даже свежих яблок и бананов.
Надо полагать, что в недалёком будущем, когда
наметится очередной дефицит минеральных ресурсов,
снова обратят внимание на «душистый букет» рудных за-
запахов. Вероятнее всего, роль обонятельного анализатора
будут выполнять портативные приборы, фактически уже
созданные современной техникой.
одно из важнейших занятий человека — горноруд-
дое производство. Во всём мире так называют
любые работы, при которых ведутся поиск, развед-
разведка, добыча и переработка полезных ископаемых,
где бы они ни производились — в горах, на рав-
равнинах или в глубинах морей и океанов.
Месторождения полезных ископаемых нередко находятся
в труднодоступных горных областях. Дожди и вызванные
ими осыпи склонов разрушают узкие дороги.
Довольно трудно найти полезные ископаемые в
таких объёмах и концентрациях (т.е. с высоким
содержанием полезных компонентов в породе),
чтобы их добыча была экономически выгодна —
только тогда можно сказать, что это настоящее
месторождение. Даже найдя следы присутствия
полезных ископаемых или сами желанные мине-
минералы, люди не всегда торопятся их извлекать.
Есть несколько требований, которым должно
удовлетворять найденное скопление минерального
сырья, прежде чем оно будет признано месторож-
месторождением: определённое количество руды (не ниже
некоторого минимального) и содержание в ней
полезных компонентов. Эти требования для одного
и того же вида полезных ископаемых сильно
меняются в зависимости от места расположения
месторождения. В районах действующих рудни-
рудников, где имеются промышленные предприятия,
рабочая сила, густая сеть железных и автомобиль-
333
Энциклопедия для детей
ных дорог, разработка месторождений
стоит дешевле и требования к сырью
будут значительно более низкими, чем
для вновь открытых месторождений в удалённых
и труднодоступных необжитых областях, напри-
например в Центральной Сибири, Гималаях, на Аляске
и в других уголках планеты.
Так, если в старых горнорудных районах
выгодно разрабатывать мелкие месторождения с
малым содержанием золота A—2 г/т), то для
необжитых территорий эти условия совершенно
неприемлемы. Там интерес представляют только те
месторождения, где много золота и содержание его
высокое. Только ради них целесообразно подводить
дороги, строить добывающие и перерабатывающие
предприятия, жильё и т.д.
В пределах месторождений руды образуют тела
различной формы. Наиболее часто это пластины
(пласты); тела приблизительно округлой формы,
которые немецкие геологи называли штоками и
штокверками; удлинённые трубы или комбинации
этих трёх типов форм.
По сравнению со всей площадью нашей пла-
планеты, составляющей 510,1 млн км2, размеры
отдельных месторождений ничтожно малы: они
колеблются в пределах 0,003—0,47 км2. В мас-
масштабе такие месторождения напоминают точечные
уколы иглы на лётном поле аэродрома.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Образуются месторождения полезных иско-
ископаемых только во внешней оболочке Земли,
имеющей толщину всего 10—15 км (а это
меньше, чем доля скорлупы в курином яйце). Эта
оболочка получила специальное название —
■^ ■■ ь » " '■" ними
Разрезы одного из крупнейших в Европе месторождений свинца, цинка и серебра
в Ле Малин, расположенного в отрогах Севенн (Центральная Франция). Рудные
пласты и жилы формировались здесь из горячих минерализованных растворов.
1—3 — известняки: 1 — крупнозернистые, 2 — тонкослоистые,
3 — с примесью глины; 4 — глинистые сланцы; 5 — доломиты;
6 — конгломераты; 7 — жилы; 8 — разломы;
9 — вкрапленные руды; 10 — пластовые рудные тела.
рудосфера. В ней происходит постоянный кругово-
круговорот веществ. Породы и руды, возникшие на
больших глубинах, поднимаются наверх и образу-
образуют горные хребты и возвышенности. Затем солнце,
вода и ветер разрушают их и в виде обломков и
растворов переносят в моря и
озёра. Постепенно там накап-
накапливаются 1000-метровые тол-
толщи песков, глин, солей и
других осадочных пород, кото-
которые погружаются в глубинные
части Земли. Таким образом
завершается цикл круговорота
вещества. С момента возникно-
возникновения Земли они следуют один
за другим.
Месторождения образуются
на любом этапе круговорота
вещества. Вначале на больших
глубинах при высоких темпе-
температурах (800° С) и давлении
A000 кг/см2) твёрдое вещество
превращается в расплав, кото-
который называют магмой. Под
давлением она устремляется
вверх. По пути часть расплава
застывает, а часть, перемеща-
перемещающаяся с высокой скоростью,
вырывается наружу, излива-
изливаясь в виде лавы и извергаясь в
виде пепла и застывших об-
обломков (туфов).
По мере остывания из рас-
расплавов магмы сначала выделя-
выделяются минералы, которые обра-
образуют руды никеля, меди, хро-
хрома, титана, алмазов и некото-
некоторых других полезных иско-
ископаемых. Обычно такие место-
334
Полезные ископаемые
W
Золотоносная кварцево-сульфидная
жила месторождения Сальсинь
(Франция, департамент Од),
образованная растворами,
фильтровавшимися по трещинам и
порам в хрупких породах.
А — прожилки и гнёзда сульфидов
с серебром и золотом;
В — рудная жила;
С — околорудные песчаники
с мелкими прожилками богатых руд;
5 — богатые руды в лежачем боку
жилы.
1 — плотные песчаники;
2 — доломиты.
рождения залегают на глубине 3—15 км. После
затвердевания расплава от только что застывшей,
но ещё горячей массы отделяются газы и вода с
растворёнными в них рудными элементами. Горя-
Горячие растворы проникают по трещинам за пределы
рудного тела, и там из них кристаллизуются
разнообразные минералы, образующие месторож-
месторождения золота, платины, железа, свинца, цинка
и т.д. Эти месторождения обычно залегают в виде
жил в трещинах и пустотах твёрдых горных пород.
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
В ВУЛКАНАХ
Внутри вулканов на небольших глубинах (до
1,5 км) из низкотемпературных растворов образу-
образуются очень богатые золото-серебряные месторож-
месторождения. Сотни таких месторождений расположены
по берегам Тихого океана: на западе — в Андах и
Кордильерах Южной и Северной Америки, на вос-
востоке — в вулканических горных цепях Чукотки,
Камчатки, Японии, Китая и Австралии.
Другие месторождения возникают там, где
базальтовые лавы изливаются на дно морей и
океанов. В них накапливаются минералы —
сульфиды железа, меди, цинка и свинца. Процесс
образования этих подводных месторождений длит-
длится в течение почти всей геологической истории
нашей планеты. Начался он 3,8 млрд лет назад и
продолжается вплоть до настоящего времени. В
океанах (Тихом, Индийском и Атлантическом)
формирование подобных руд активно происходит
и сейчас — в местах, которые образно называют
чёрными курильщиками из-за клубов тёмно-серой,
а иногда даже чёрной взвеси мелких минеральных
частиц. Они напоминают столб дыма, выходящий
из печной трубы, и располагаются над выходами
минерализованных источников на океаническом
дне.
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
ИЗ ЗАСТЫВШЕЙ
НА ГЛУБИНЕ МАГМЫ
Обширное семейство месторождений образуется из
магматических расплавов на небольших глубинах
A,5—3,5 км). В этом семействе можно выделить
три группы месторождений.
Первая относится к породам, которые возника-
возникают из магмы, поднявшейся с глубины более 100 км
и богатой магнием и железом, но бедной кремнием.
В них образуются крупнейшие в мире месторож-
месторождения медных и никелевых руд (Норильск на
Таймыре, Садбери в Канаде); хрома, титана и
платины (Бушвельд в Южной Африке); редких и
редкоземельных элементов (на Кольском полу-
полуострове и в Южной Африке). В трубообразных
телах, сложенных кимберлитами, возникают ал-
алмазы. Под воздействием воды, кислорода и
органических кислот кимберлиты превращаются в
синюю глину. Она служит надёжным поисковым
признаком на алмазы. Другим признаком служит
335
Энциклопедия для детей
красивый красный гранат — пироп. Он
является составной частью кимберли-
кимберлита. На поверхности пироп не разру-
разрушается и образует россыпи в долинах рек и ручьёв.
Вторая группа месторождений возникает из
магматических расплавов, обогащенных оксидами
калия, натрия, кальция и алюминия и обеднённых
оксидами кремния. Это многочисленные место-
месторождения меди и молибдена крупнейшего на Земле
рудного пояса, проходящего через всю Южную и
Северную Америку от Огненной Земли до Аляски.
Здесь находятся уникальные гигантские место-
месторождения, такие, как Чукикамата и Браден в Чили
и Кляймакс в США.
Третья, самая большая и разнообразная по
составу руд группа месторождений образуется из
растворов, циркулирующих по трещинам. Эти
растворы возникают при застывании магмы,
содержащей много оксидов кремния G0—90%). Из
такой магмы образуются граниты. Как в самих
гранитах, так и во вмещающих их породах в
трещинах и пустотах отлагаются руды серебра,
золота, вольфрама, молибдена, свинца, цинка,
висмута и многих других элементов (место-
(месторождения Тырныауз на Северном Кавказе, Бинг-
хем в США, Саса в Македонии и т.д.). Именно к
этой категории минеральных образований отно-
относятся изумительные и уникальные по красоте
сростки кристаллов (образования, возникшие из
сросшихся вместе нескольких кристаллов). Они
Мощные американские самосвалы «Эвклид», вывозящие
породы и руды из карьера вольфрам-молибденового
месторождения Тырныауз на Северном Кавказе (Россия).
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ
КОЛЛЕКЦИОНЕРОВ КАМНЕЙ
Индустрия коллекционных образцов камней уже давно
приобрела солидный международный коммерческий
размах. Наиболее крупная ежегодная выставка коллек-
коллекционных камней проходит в США, в городе Таксон. В
Германии ежегодно проводятся две выставки: одна в
Мюнхене, другая в Гамбурге. Образцы регулярно
выставляются на продажу также в Дортмунде. Из всех
существующих выставок мы отметили только главные, а их
сотни в разных странах. Там не только демонстрируются
образцы, но и продаются как целые коллекции, так и
отдельные камни. Имеется ряд фирм, специализирую-
специализирующихся на изготовлении оборудования для коллекционе-
коллекционеров. Наиболее известна среди них немецкая фирма
«Кранц» в Бонне, которая предлагает:
о небольшую пескоструйную машину с пакетами
специального, пропитанного желеобразной
жидкостью песка для идеальной очистки кристаллов
от налётов оксидов и других инородных наростов;
□ микроперфоратор пневматический — миниатюрное
устройство для аккуратного обкалывания излишних
выступов камня;
D специальные прессы для раскалывания образцов;
О коробочки для коллекций различного размера,
подставки, этикетки, спецкарандаши и т.д.;
О жидкости для пропитки образцов с целью их
консервации (предохранения от разрушения);
О портативные отрезные и шлифовальные станки
с алмазными дисками;
П бинокуляры со стеклошолоконными световодами
(маленькие микроскопы с устройствами для
специального точечного освещения);
О ультразвуковые ванночки для очистки образцов;
О специальные металлоискатели для обнаружения
самородков.
называются друзами и представляют большую
экономическую ценность.
Во всех минералогических музеях мира можно
полюбоваться великолепными друзами водянисто-
прозрачного и дымчатого горного хрусталя, фио-
фиолетового аметиста, молочно-белого и прозрачного
кальцита с бесконечными вариациями цветов и
оттенков.
Поражают изящные кристаллы галенита (PbS),
кубические — пирита (FeS2), чёрные удлинён-
удлинённые — сфалерита (ZnS) и ярко-жёлтые ромбоэдры
серы. И всё это заключено в царстве блестящих
прозрачных и цветных пирамидальных или иголь-
игольчатых сростков кварца и кальцита.
Особый коллекционный и ювелирный интерес
представляют крупные самородки серебра, золота
и платины. Их стоимость намного выше рыночной
стоимости самого заключённого в самородке
металла.
В печати не имеется сводных статистических
сведений о финансовых оборотах на рынках
камней, но приблизительные подсчёты показы-
показывают, что речь идёт о сотнях миллионов долларов.
Рядовые образцы широко распространённых мине-
минералов — галенита, сфалерита, пирита, флюорита и
других — оцениваются от нескольких долларов до
10—20 долларов за образец. Высококачественные,
336
ПОЛОЖЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ В РАЗРЕЗЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Прибрежно-
морские
россыпи
Zn, Sn, Ti, С
КОНТИНЕНТ
ОКЕАН
Коры выветривания
А1 /
ВУЛКАНЫ
ОСТРОВНЫЕ
ДУГИ
СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИИ
ХРЕБЕТ
РЬ, Zn, Си
Вулканические
колчеданные
месторождения
1-10 км
-15 км
1+ 4ШШ Граниты
Земная кора континентального типа
Диориты |» л. ■!■! Основные и ультраосновные породы
Щ^Щ Земная кора океанического типа ВВП Верхний слой мантии
Энциклопедия для детей
Кристаллы
самородной серы
в кальцитовой друзе
из Алексеевскою
месторождения
(Среднее Поволжье,
Россия).
Кристаллические
образования
сфалерита и кальцита
из свинцово-цинкового
месторождения Трепча
(Сербия).
Кристаллические
образования
галенита и кальцита
из свинцово-цинкового
месторождения
Трепча (Сербия).
Кубические
кристаллы пирита
из Березовского
золоторудного
месторождения
(Средний Урал,
Россия).
красивые по композиции сростки кристаллов
аметиста, дымчатого кварца, а также редкие по
размерам и форме минералы очень высоко ценятся
в среде коллекционеров. Их цена может достигать
сотен и даже тысяч долларов.
НА CyiHE, В РЕКАХ,
ОЗЁРАХ И МОРЯХ
Руды образуются повсеместно: на суше, в реках,
озёрах, морях и океанах. Наиболее активны эти
процессы в горах и на плоскогорьях в жарком и
влажном климате. Высокие горы энергично разру-
разрушаются внешними силами Земли — ветром, водой,
суточными и сезонными колебаниями температу-
температуры и движущимися ледниками. В результате об-
образуется огромная масса обломков — десятки ку-
кубических километров, — которая постепенно пере-
перемещается по планете в направлении наиболее низ-
низких её участков. Реки активно переносят большое
количество обломков — от крупных валунов до
песка и глины. При общем движении наиболее
прочные, тяжёлые и химически инертные частицы
накапливаются в понижениях и излучинах рек.
Таким образом образуются россыпи золота, плати-
платины, олова, алмазов и вольфрама.
Свою лепту в разрушение прибрежных скалис-
скалистых гор и крутых берегов вносят моря и океаны.
Могучие штормы, тайфуны, приливы и отливы
формируют протяжённые пляжи, подобные знаме-
знаменитым пляжам Копакабаны в Бразилии или
Вайкики-Бич на Гавайских островах. Узкой лен-
лентой пляжи окаймляют западное побережье Австра-
Австралии, кольцом окружают острова Мадагаскар и
Цейлон, на тысячи километров протягиваются
вдоль побережий Индии, Восточной и Западной
Африки, Южной и Северной Америки.
В прибрежно-морских россыпях скапливаются
огромные запасы руд циркония, тория, титана,
магнетита, олова. В морских галечниках сосре-
сосредоточены основные запасы сапфиров, аметистов,
агатов и многих других драгоценных и поделочных
камней.
Столовые горы — плато, возвышающиеся над
уровнем моря уступом на сотни метров, — служат
барьером на пути влажных морских ветров. В
экваториальном климате на подобных плато в
условиях постоянных дождей и жаркого климата
твёрдые горные породы разрушаются и превра-
превращаются в вязкую глинистую массу. Постепенно из
неё выносится всё, кроме оксидов алюминия,
пласты которых называют бокситами — лучшими
рудами для получения этого металла. Там же, где
338
Полезные ископаемые
Уникальное природное
образование —
массив Айрес-Рок
в центре Австралии,
место паломничества туристов
из многих стран мира.
Он сложен песчаниками
и алевролитами, испытавшими
выветривание в сухом и жарком
климате. В утренние часы массив
имеет голубоватый цвет,
а в дневное и вечернее время —
ярко-красный.
Гигантские
железомарганцевые конкреции,
обогащенные кобальтом.
Склоны гайота Ита-Ма
в Тихом океане.
339
Энциклопедия для детей
1
ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
НА ДНЕ ОКЕАНОВ
Учитывая быструю истощаемость месторождений
многих полезных ископаемых на суше, настала пора
осваивать минеральные богатства, таящиеся на дне глубо-
глубоких морей и океанов, площадь которых занимает более
половины нашей планеты. В ближайшие десятилетия будут
разрабатываться две группы месторождений: сначала
скопления железомарганцевых руд, а потом — медно-
цинковые залежи, располагающиеся главным образом на
срединно-океанических хребтах (проходящих
преимущественно в центральных частях океанов).
Помимо других удивительных открытий англо-голланд-
англо-голландская морская экспедиция на корабле «Челленджер» во
время рейса 1873—1876 гг. обнаружила на дне океанов
огромное количество минеральных образований округлой
формы (конкреции), которые состояли из оксидов марган-
марганца и железа. С тех пор во время почти каждого
исследовательского рейса учёные разных стран
поднимали со дна эти загадочные образования. Прежде
всего было установлено, что конкреции растут очень
медленно — от 0,001 до 1,00 мм за 1 тыс. лет — и только
вдали от берегов на больших (S—6 тыс. м) глубинах. Они
поразительно равномерно располагаются на дне одним
слоем, не соприкасаясь друг с другом.
Вплоть до 60-х гг. XX в. железомарганцевые кон-
конкреции были только объектом интереса учёных. Но с
течением времени были накоплены сведения о гигантских
запасах в них таких важных металлов, как марганец,
кобальт, медь и никель. И проблемой освоения этих
минеральных богатств заинтересовались специалисты
горнорудной промышленности, прежде всего в высоко-
высокоразвитых странах — США, Германии, Франции, Японии,
Англии.
Началась гонка технологий, позволяющих извлечь эти
образования с морского дна, и борьба за раздел Мирово-
Мирового океана, в которую в 50-х гг. включился и СССР. Под
эгидой ООН с 1958 по 1982 г. были проведены три конфе-
конференции, посвященные морскому праву, в частности добы-
добыче полезных ископаемых на дне океанов. Для ведения гео-
геологоразведочных работ ООН в 1987 г. выделила СССР в
приэкваториальной части Северо-Восточной котловины Ти-
Тихого океана (зона Кларион — Нлиппертон) участок морс-
морского дна площадью 75 тыс. км*. Теперь он перешёл к Рос-
России.
Сейчас Россия — полноправный участник раздела
минеральных богатств Мирового океана. Успехи наших
морских геологов настолько впечатляющи, что их разра-
разработки используются во всём мире и положены в основу
рекомендаций в комитетах и комиссиях при ООН.
Реальное освоение донных минеральных богатств мо-
морей и океанов — это такая же масштабная, сложная и
трудная техническая задача, как освоение Антарктиды и
космоса. И человечество вплотную подошло к решению
этой задачи. В XXI в. в общем количестве извлекаемых ми-
минеральных ресурсов доля подводных полезных ископае-
ископаемых будет неуклонно возрастать.
плоскогорья были сложены ультраосновными маг-
магматическими породами, процессы выветривания
сформировали богатые месторождения никеля и
кобальта.
Реки, ручьи, потоки подземных вод, ветер и
ледники механически разрушают и растворяют
твёрдые горные породы и заключённые в них руды.
Образовавшиеся растворы скапливаются в озёрах,
морях и океанах.
В изолированных бассейнах, расположенных в
жарких пустынных областях, таких, как озёра
Баскунчак и Эльтон в низовьях Волги, небольших
морях, подобных Аральскому в Средней Азии или
Мёртвому на Ближнем Востоке, образуются очень
солёные воды, называемые рассолами. Из них при
интенсивных испарениях выпадают в осадок раз-
различные соли. Это и обычная поваренная, и
калийные соли, а также соединения, из которых
добывают магний, калий, бром, йод, бор и многие
другие элементы.
Часть продуктов разрушения в виде тончайшей
мути растворов выносится реками в моря и океаны.
Здесь они осаждаются на дне и образуют осадочные
месторождения. Непосредственно у побережья про-
происходит отложение бокситов, затем следуют руды
железа и у подножия берегового склона — РУДЫ
марганца.
Бурная органическая жизнь в воде также вносит
свою лепту в образование месторождений. В озёрах
и на морских мелководьях из скелетов отмираю-
отмирающих там организмов накапливаются большие
массы кальцита (СаСОз). Таким путём возникают
грандиозные многокилометровые толщи извест-
известняков.
С побережьями связаны и месторождения фос-
фосфора. Этот химический элемент активно усваи-
усваивается морскими организмами в устьях рек,
которые образуют своеобразный биофильтр, не
пропускающий соединения фосфора в открытое
море. Концентрация фосфора в морских организ-
организмах достигает нескольких десятков процентов.
Разложение и растворение органических остатков
обогащают воды оксидом фосфора (Р2О5) на
глубинах 1000—1500 м, а восходящие подводные
течения выносят образовавшиеся растворы к побе-
побережью. На берегах древних морей возникли
крупнейшие в мире пластовые месторождения
фосфоритов, такие, как Каратау в Западном
Казахстане, Фосфория в западных штатах США.
Медленно и неумолимо вздымаются горные
хребты, рядом с ними крупные участки земной
коры погружаются в пучину океана и покрываются
обломками, сносимыми речными потоками с разру-
разрушающихся горных кряжей. Накопившиеся осадоч-
осадочные толщи в конце концов оказываются на
глубинах в несколько десятков километров, где
господствуют очень высокие температуры (более
500° С) и давления (более 1000 кг/см2). В этой
адской печи полностью преобразуются минералы,
поступившие сверху. Глины превращаются в
прочные горные породы — сланцы, легко раскалы-
раскалывающиеся на тонкие пластинки, которыми можно
покрывать крышу. Поэтому их называют кровель-
кровельными сланцами. Из пористых и лёгких известняков
образуются удивительно разнообразные по изяще-
изяществу рисунка и расцветке плотные мраморы;
обычные каменные угли превращаются в графит,
из которого изготавливают помимо других полез-
полезных вещей и обычные стержни для карандашей.
Таким образом происходит круговорот веществ в
земной коре.
340
Полезные ископаемые
ИСТОРИЯ
ГОРНОРУДНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Невозможно переоценить роль полезных иско-
ископаемых в становлении цивилизации. Амери-
Американский этнолог (специалист по истории
народов) Генри Льюис Морган писал, что именно с
того момента, когда варвары научились получать
и применять металл, 9/10 борьбы за цивилизацию
было выиграно. Использование металла стимули-
стимулировало развитие земледелия, строительства, ремё-
ремёсел, военного дела и культуры, способствовало
бурному социальному прогрессу.
В истории горнорудного производства можно
условно выделить три основных периода: древний
(до I в. н.э.), средневековый (доходящий до эпохи
Возрождения) и новый (доходящий до совре-
современности).
НА ЗАРЕ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
Древний период восходит корнями непосредствен-
непосредственно к истокам истории человечества. Это исклю-
исключительно длительный отрезок времени, когда чело-
человек только делал первые робкие шаги в познании
и освоении окружающего мира. По некоторым
оценкам, древний период длился несколько сотен
тысяч лет, в течение которых человеческое общест-
общество претерпело три этапа своего развития и освоения
природы, получивших названия каменный, брон-
бронзовый и железный века. Даже из этих названий
видно, какую роль играли полезные ископаемые
для древнего человека.
КАМЕННЫЙ ВЕК
Этот период самый продолжительный. На его долю
приходится более 99% всей истории человечест-
человечества — от возникновения на Земле древнейших пле-
племён до появления в их обиходе предметов из меди
(VIII—IV тыс. до н.э.). Каменный век неоднороден
и в свою очередь разделяется на три эпохи: самую
древнюю — палеолит, среднюю — мезолит и
завершающую — неолит.
Палеолит продолжался до X тыс. до н.э. Жизнь
древнейшего человека была совершенно неотде-
неотделима от окружающей природы. На этой прими-
примитивной ступени своего развития он использовал
твёрдые горные породы — кремень, кварцит,
обсидиан, изготавливая из них ножи и скребки.
Природный камень только оббивался до нужных
форм, но не шлифовался. В качестве жилищ
использовались пещеры. Древние обитатели Земли
Эмблема братиславских рудокопов.
жили племенами в тёплых краях, промышляя
охотой на мелких зверей, птиц и пресмыкающихся
и собирая съедобные растения.
В мезолите (X—VI тыс. до н.э.) образ жизни
первобытного человека сильно изменился, он
постепенно приобрёл свой современный вид.
Племя сменилось родовой общиной, резко улуч-
улучшилась технология обработки камня, появилось
искусство. Человек изготавливает новые каменные
орудия — микролиты: заострённые каменные
пластинки, используемые в качестве режущих
элементов в ножах и для наконечников стрел и
копий; начинает строить жилища из камня и
дерева. В пещерах появляется наскальная жи-
живопись. В речных песках собирают золотые
самородки, служившие украшениями.
В неолите (VI—IV тыс. до н.э.) человек
научился тщательно шлифовать и даже поли-
полировать каменные изделия, появились керамичес-
керамические предметы, украшения из золота и камней.
БРОНЗОВЫЙ ВЕК
В течение бронзового века (IV—I тыс. до н.э.)
человек научился использовать самородную медь,
которую он находил на окисленных сульфидных
месторождениях. Медь легко ковалась, и из неё
можно было изготавливать разнообразные предме-
предметы быта, украшения и культовые изделия. Но это
341
Энциклопедия для детей
Добыча кремня в древней Англии.
342
очень мягкий металл. Из него не сделаешь хоро-
хороший плуг или боевое оружие. Поэтому поворотным
моментом в истории человечества стало открытие
сплавов меди с оловом, свинцом, сурьмой и сереб-
серебром, которые называли бронзой. Эти сплавы, как
и медь, можно было ковать, но в отличие от чистой
меди они были прочными.
Очаги цивилизации появились именно вблизи
источников важных минеральных ресурсов. Ран-
Ранняя история человечества тесно связана с наиболее
распространёнными и легко доступными видами
полезных ископаемых. Естественно, что самым
первым из них был твёрдый камень. Почти в то же
самое время древние люди стали использовать для
украшений золото и драгоценные цветные камни
(изумруды, сапфиры, горный хрусталь и т.д.). Они
находили их в песках и галечниках речных долин.
Известно, что многие реки Европы, Латинской
Америки, Африки, Азии в течение тысячелетий
были золотоносными. Целый ряд россыпей исто-
истощился только в Средние века.
Остроугольные камни (щебёнка) и округлые
(галька) были в изобилии в долинах крупных рек.
Там же встречалось золото в виде самородков.
Два других вида полезных ископаемых — руды
меди и железа — были уже в те времена доступны
древним жителям Земли. Там, где месторождения
выходили на поверхность Земли, часто встречались
самородная (т.е. химически чистая) медь, богатая
железная руда, а в болотах и озёрах были широко
распространены оксиды железа, состоящие из
округлых шариков (так называемые бобовые
РУДЫ).
Итак, медь есть, но она слишком мягкая. Её
ковали, а потом плавили в небольших ямах. Когда
в медной руде оказывалась значительная примесь
олова, у древних металлургов вместо меди получа-
получалась бронза. Обнаружив её прочность, люди стали
сознательно добавлять к меди другие металлы.
Бронза была дорогой. Из неё делали оружие,
орудия труда и украшения. Центры добычи и
обработки меди были очень важны для античных
государств и часто становились их экономическими
и политическими центрами (Крит, Афины, Ма-
Македония, Спарта в Средиземноморье, город Чанъ-
ань в среднем течении реки Янцзы в Китае и др.).
Особенно бурно цивилизация развивалась в
бронзовый век в античном Средиземноморье — в
Греции, Финикии и Египте. Здесь наиболее
дефицитным сырьём было олово, необходимое для
получения бронзы. Месторождений олова было
мало, и всё возрастающие потребности в нём не
удовлетворялись. Известно, что его добывали в
Греции в Хризейской долине (близ города Дельфы).
Часть олова поступала с Апеннинского полуострова
и даже с островов, которые теперь называются
Британскими (район полуострова Корнуолл). С
медью проблем было меньше. Она добывалась во
всех странах Северного Средиземноморья. Золото
Древний человек изготавливает ножи
и скребки, обрабатывая обсидиан.
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
промывали в песках большинства рек
и добывали из кварцевых жил в горах
на юго-востоке Греции и в Кантабрий-
ских горах на северо-западе Испании.
ЖЕЛЕЗНЫЙ ВЕК
Железный век (начался примерно в X в. до н.э.) —
ещё'один коренной перелом в укладе жизни челове-
человека. В Европе возникают первые государства. Дешё-
Дешёвое железо заменило дорогую бронзу, и это резко
повысило эффективность хозяйства.
Началась эпоха, когда железо стало металлом
царей. Кто мог снабдить своих воинов железным
оружием, тот и побеждал. Создавались специаль-
специальные кузницы, в которых изготавливалось оружие.
Многие племена и даже целые народы начали
специализироваться на горнорудном производстве
и металлургическом ремесле.
Например, племена кельтов (галлов), оби-
обитавшие в Европе со второй половины I тыс. до н.э.
до I в. н.э. на территории современных Франции,
Бельгии, Северной Италии, знали секрет получе-
получения железа. Они не только осваивали месторож-
месторождения и выплавляли металл, но и отличались
высоким мастерством в изготовлении оружия.
Укреплённые поселения кельтов всегда распо-
располагались вблизи месторождений лимонита (оксида
железа). В каждом поселении непременно имелась
плавильная печь, которая представляла собой
округлое пустотелое сооружение из глины высотой
почти в человеческий рост с отверстиями вверху и
внизу. На дно печи помещали древесный уголь, а
выше чередовали слои угля и руды. Затем всё это
поджигали, и через нижнее отверстие с помощью
обычных ножных мехов (приспособления с растя-
растягивающимися стенками для нагнетания воздуха)
задувался воздух. После сгорания угля и плавле-
плавления руды в печи оставался кусок металла размером
с большой арбуз, который называли крицей.
Кузнец оббивал его молотом, удаляя шлак и
придавая выплавленному железу форму будущего
изделия.
Таким образом, оружейное искусство кельтов
достигло бурного расцвета, что позволяло им
держать в трепете даже римлян. В 390 г. до н.э.
Одно из древнейших
изображений
горняка,
добывающего
в подземной
выработке руду.
Изображение
на коринфской
керамической
табличке.
V—IV вв. до н.э.
344
они разгромили 40-тысячную римскую армию в
40 км севернее Рима, взяли и разграбили город.
Однако и они впоследствии не устояли под
натиском римлян и в I в. до н.э. были покорены
ими.
В античную эпоху одним из важнейших
условий для возникновения и расцвета государств
было наличие на их территории месторождений
полезных ископаемых. За обладание этими ре-
ресурсами велись постоянные войны. В своей книге
«У колыбели геологии и горного дела» профессор
Б.М. Ребрик пишет: «...Афиняне длительное
время вели борьбу с фаросцами за фракийские
золотые рудники, лакедемоняне с афинянами — за
обладание лаврийскими серебряными разработка-
разработками, македоняне с греками — за фракийские
золотоносные прииски, римляне с карфагеня-
карфагенянами — за богатые иберийские месторождения
серебра, золота, меди; македонский царь Филипп
с пергамским царём Атталом — за пергамские
прииски».
Жажда богатств (золота и серебра, олова, меди
и железа, а также продовольствия и рабов) — вот
что было основной причиной греческой колони-
колонизации Средиземноморья. Походы на восток за
«золотым руном» сопровождались добычей золота
из речных песков бассейна реки Риони на Кавказе
и железных руд на Керченском полуострове в
Крыму.
Горное дело в античных странах Средиземно-
Средиземноморья находилось на довольно высокой ступени
развития и постоянно требовало всё больше и
больше древесного угля. Там, где разрабатывались
медные, железные, оловянные и свинцовые место-
месторождения, леса быстро вырубались. Приходилось
прекращать рудный промысел. Например, на
острове Кипр приблизительно дважды в столетие
полностью уничтожался лес, на медных рудниках
жизнь замирала, ремесленники и горняки разъез-
разъезжались по другим странам. Они возвращались, как
только восстанавливались леса.
На острове Эльба, что в Тирренском море, леса
тоже были полностью сведены. Поэтому добы-
добываемую там железную руду для выплавки металла
отправляли на материк, в Италию.
Наиболее грандиозным последствием железного
века стало образование западноевропейского цент-
центра мировой цивилизации. В течение I тыс. до н.э.
здесь возникали, расцветали и приходили в упадок
десятки государств. Сложилась одна из высочай-
высочайших культур человечества — античная.
В рамках античной культуры развивались
основы естествознания, в том числе и зачатки
учения о полезных ископаемых. Первые сведения
о минеральных богатствах можно обнаружить в
поэмах Гомера и Лукреция, а также в трудах
Аристотеля, Теофраста, Плиния Старшего и дру-
других античных авторов. В них приводятся сведения
более чем о 670 минералах.
Изготовление бронзы в эпоху античности.
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Настоящей геологической науки в
то время ещё не существовало, и
поэтому все важнейшие вопросы в этой
области решались философами. Среди представле-
представлений о происхождении мира, в том числе и
минералов, преобладали два направления. Пред-
Представители одного из них (например, философ
Фалес) придавали определяющее значение воде
как созидающему и преобразующему мир началу,
а другого (философы Гераклит, Анаксагор) —
«космическому огню», заполняющему весь мир.
Завершая повествование о железном веке и в
целом о древнем периоде истории горнорудного
производства, можно отметить, что к началу нашей
эры человечество научилось добывать и обрабаты-
обрабатывать золото, серебро, медь, бронзу, свинец, железо;
знало и использовало широкий набор цветных
драгоценных и полудрагоценных камней (агаты,
топазы, горный хрусталь, бирюзу, малахит и
многие другие).
СРЕДНИЕ ВЕКА
В средние века были заложены основы рудной
геологии и создана горнорудная промышленность.
В истории техники и естествознания в Европе
Специальное устройство для промывки речных
песков — герд, широко используемый старателями
средневековой Европы для добычи золота.
Составные элементы герда: А — верхний ящик;
В — удлинённое плоское корыто; С — отверстие в дне
корыта; D — борозды для задержки золота;
Е— козлы для создания наклона; F — гребок;
G — бак для улавливания мелких частиц пород,
обычно обогащенных металлом; Н — желобок
для подвода струи воды из соседнего ручья;
I — лоток (чаша) и лопата для переноски рыхлого
материала.
Гравюра из книги Агриколы «О горном деле».
выделяются три этапа, на протяжении которых
горнорудное дело постепенно восходило к более
высоким уровням развития: I—XV вв., XV -
середина XVIII вв. и середина XVIII — середина
XIX вв.
Раннее средневековье — застой в развитии
горнорудного дела. В течение почти 1500 лет было
совсем немного новых изобретений; разработка
СНАРЯЖЕН]
СРЕДНЕВЕКОВОГО
ЗОЛОТОИСКАТЕЛЯ
Издревле золото из россыпей добывали везде, где
только ато было возможно, даже там, где его было
мало. В одних странах зто позволял делать дешёвый труд
рабов, в других — подневольных туземцев или крепостных
рабочих. Вольных людей тоже привлекал этот промысел. В
одиночку промывать золотой песок было очень сложно и
опасно, поэтому искатели золота — обычно профессио-
профессионалы и новички, романтики и авантюристы — собирались
вместе в небольшую бригаду, которая на свой страх и
риск шла штурмовать очередную россыпь. Это требовало
особого упорства и старания, поэтому их называли ста-
старателями.
Снаряжение старателя тысячелетиями оставалось
неизменным и ограничивалось нехитрыми приспособле-
приспособлениями. Основным среди них был специальный лоток —
небольшое корыто или тазик, — либо выдолбленный из
цельного куска прочного дерева, либо (начиная с XIX в.)
сделанный из тонкой листовой стали. Его обычные
размеры: диаметр вверху 50 см и в донной части 25 см,
глубина 10—12 см. Древнейшие деревянные лотки назы-
назывались в Южной Америке «батса», на западе Северной
Америки — «калабач», на Малайских островах — «дулог».
В лоток насыпали примерно 7—8 кг песку или иного
рыхлого материала, остальной объём заполняли водой и
круговыми движениями постепенно смывали лёгкие облом-
обломки пустой породы. На дне оставались только тяжёлые
минералы (так называемый шлих), среди которых блестели
вожделенные крупицы золота. Опытный старатель за час
работы промывал 5—6 лотков.
Если удавалось установить, что россыпь действительно
богатая, то организовывали более масштабную добычу.
Для этого использовали промывной герд — приспособ-
приспособление, состоящее из двух плотно пригнанных досок
длиной 3,5 м и шириной около 1 м со множеством
отверстий величиной с горошину. С обеих сторон к
спаренным доскам приделывали небольшие бортики. Герд
помещали на кбзлы (жерди с наклонно укреплёнными
ножнами и настланными сверху досками) — верхние более
высокие, чем нижние. В приподнятую часть герда насы-
насыпали раздробленную золотоносную породу и пропускали
через неё проточную струю воды. Крупные камни
смывались, а песок и золотимы через отверстия попадали
в бак, подставленный под герд. Полученный золотоносный
остаток домывали в лотках. Чтобы золото легко скаты-
скатывалось, дно лотка натирали маслом, а чтобы было
заметным — дно окрашивали сажей в чёрный цвет.
В местах, где воды для промывки не было, поиски и
добычу золота производили с помощью просеивания. Это
очень трудоёмкая, пыльная и опасная для здоровья рабо-
работа. Лоток на четверть или даже наполовину заполняли
песком, предварительно выбрав из него все камни. Затем
рабочий становился спиной к ветру и несколько раз под-
подбрасывал содержимое лотка в воздух. Лёгкие частицы
уносились ветром, а тяжёлые вместе с золотинами соби-
собирались на дне лотка.
X
Кельты выплавляют железо.
346
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Один из наиболее распосгранённых в раннем
средневековье способов выплавления меди и железа
с использованием дров в специальных ямах.
На рисунке изображены: А — яма с уложенными
под ней дровами; В — передний горн; С — черпак (ковш);
D — железная изложница (форма/; Е — куски выплавленного
металла; F — порожняя яма, выложенная каменными
плитами; G — лотки; Н — сборные ямы;
I — хворост для разжигания дров; К — ветер.
Гравюра из книги Агриколы «О горном деле».
известных месторождений почти не расширялась.
Можно лишь отметить, что появились некоторые
новые рудники в Скандинавии, Средней Азии, на
Кавказе и Урале.
Новые города в Западной Европе практически
не строились. Некоторое оживление отмечается
лишь с X в. С этого времени внимание опять было
приковано к строительному камню. Возникший
романский стиль в архитектуре воплощался в
348
В ПОИСКАХ
«ФИЛОСОФСКОГО КАМНЯ»
С золотом тесно связана алхимия. В первых веках нашей
эры она зародилась на Ближнем востоке и в Китае,
а затем активно развивалась в Египте и Греции. В Китае
в период с I в. до н.э. по VII в. н.э. алхимия захватила умы
не только учёнык, но и поэтов и философов. Так, в «Чжой-
ской книге перемен», приписываемой Вэй Бо-Яну, мы
находим описание работы алхимика:
Наш век удлиняет даже кунжут.
Волшебники киноварь в рот кладут.
Ik'db золота сущность чужда рахчожешио,
Зато она всего драгоценней.
И если алхимик вкусит её,
То может продлить долголетье своё...
Два ваяния пусть далеки искони,
Но всё же друг друга, пронзают они.
Тем легче в себе самом найти,
Что тесно сплетается о сердце, « груди,
Пак с Солнцем, с Лупою — Свет — Темнота,
Так (е сердце) слиты Огонь и Иода!
Древнеегипетский философ александрийской школы
Аммоний Саккас считал основной задачей алхимии поиски
япраматерии» и «философского камня», с помощью
которых можно превращать обычные металлы в золото.
Подлинный расцвет алхимии в Западной Европе приходится
на IX—XVI вв. Алхимики часто пользовались уважением
и бывали обласканы при дворах монархов.
Несмотря на нелепость многих положений этого учения
и фанатичность наиболее стойких его последователей, дан-
данная страница в истории становления естествознания была
совсем не бесплодной. В процессе неистовых поисков и
экспериментов были открыты такие химические элементы,
как сурьма, цинк, висмут и мышьяк, исследованы свойства
многих природных соединений. Но гигантский труд учёных
в основном расходовался впустую и стоил жизни многим
из них. Постоянная работа с серой и ртутью подрывала
здоровье исследователей. Воспалённый ум фанатиков
«видел» душу мира то в воздухе, то в дожде, то в жабах,
змеях и ящерицах. Останки пресмыкающихся перегоняли
до получения сухого остатка в ретортах.
Идеи трансмутации — превращения одних металлов
в другие, прежде всего в золото, — более двух тысяче-
тысячелетий, вплоть до XIX в., потрясали научные сообщества и
здравый смысл. Парадоксальность алхимии сравнима с по-
попыткой людей каменного века построить космический ко-
корабль. И только в XX в. фундаментальные открытия Нильса
Вора, Фредерика Жолио-Кюри и других учёных в области
физики позволили теоретически и экспериментально осу-
осуществить призрачную мечту алхимиков — получить из ряда
металлов самое настоящее золото. И какова же его цена?
Синтезированный элемент в сотни тысяч раз дороже
природного!
замках-крепостях и христианских храмах. Расши-
Расширился набор используемых каменных материалов,
стали использовать известняки, мрамор, гранит,
песчаники. Архитектуре этой эпохи присущи
суровость, простота форм и монументальность.
В эпоху «расцвета» средневековья (XII—
XIII вв.) в западноевропейской архитектуре появ-
появляется новый готический стиль, чему способство-
способствовала необычайно высокая техника обработки
камня. Лёгкий и прочный известняк из местных
Галлы в III в. до н.э., вооружённые железным оружием,
побеждают римлян, одетых в бронзовые доспехи.
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Полностью сохранившиеся выработки древнейших на
нашей планете медных рудников Тонглишон в
китайской провинции Хуёэй, разрабатывавшихся
в течение 13 веков — с XI в. до н.э. по II в. н.э.
Различные способы спуска горняков
в шахты на рудниках Саксонии:
А — по деревянной лестнице; В — в специальной люльке;
С — скользя по кожаной ленте; D — по вырубленной в
породе ступенькам.
Гравюра из книги Агриколы «О горном деле».
карьеров позволял до предела уменьшить толщину
стен и опор, увеличить размеры окон и украсить
здания изящными стрельчатыми арками, резными
фронтонами (треугольными завершениями фасада
здания) и декоративными оконными переплётами.
В древний период и в течение почти всего
раннего средневековья железо непосредственно
получали из руды, выплавляя крицу, представ-
представляющую собой кусок металла, включающий шлак,
т.е. смесь породы и золы. Следующим шагом в
развитии средневековой металлургии, приходив-
приходившимся на XIV—XV вв., явилось использование
крупных литейных печей, что позволяло отливать
чугунные и бронзовые заготовки для оружия и
предметов быта. При последующем переплавлении
при доступе воздуха чугун превращался в сталь.
Все эти новшества способствовали замене камен-
каменных пушечных ядер на чугунные, изготовлению
литых чугунных орудий и большого количества
предметов быта. В артиллерийских арсеналах
английского короля Генриха VIII в Тауэре нахо-
находились 64 бронзовые и 351 чугунная пушки, а
также другое вооружение, достаточное для осна-
оснащения огромной по тем временам армии —
44,5 тыс. человек.
Обнаруженные остатки древних рудников Тон-
Тонглишон в Китае, разрабатывавшихся в течение
долгого периода (XI в. до н.э. — II в. н.э.),
свидетельствуют об исключительно высокой для
древних рудокопов технике геологоразведочных
работ. Они добывали медь из карьеров и шахт
глубиной до 60 м и откачивали при этом подземные
воды, залегающие близко к поверхности.
С эпохой Возрождения в Западной Европе,
начавшейся в XIV в., связан очередной интеллек-
интеллектуальный всплеск. Создаются новые и процветают
старые города, возникает особый ренессансный
архитектурный стиль, а немного позднее — стиль
барокко. Мощное развитие получает «кузница
Европы» в Рудных горах (Саксонские Альпы),
снабжавшая все страны этого региона серебром,
свинцом, оловом, железом, медью и разнообразны-
350
Полезные ископаемые
ми минеральными красителями. Появляются пер-
первые научные представления о рудообразовании.
Особых проблем с поисками новых месторож-
месторождений средневековые горняки не имели. В горах,
узких каньонах рек рудные тела выходили на
поверхность и были легко доступны для разработ-
разработки. (Трудности и сложности возникнут позже,
когда доступные месторождения уже истощатся, а
для обнаружения новых понадобятся специальные
знания.) В таких исключительно благоприятных
условиях и формировался один из крупнейших в
мире центров горнорудной промышленности в
Рудных горах. Здесь имелись богатые место-
месторождения серебра, свинца, олова и железа. Горы
были покрыты дремучими лесами и прорезаны
многочисленными быстрыми реками и ручьями.
Всё это способствовало созданию богатых горняц-
горняцких городов. Недаром саксонские правители —
курфюрсты — были одними из самых влиятельных
князей Священной Римской империи. Перво-
Первоначально славу этому району принесло фрайберг-
фрайбергское серебро, из которого изготавливали монеты —
иоахимсталеры, или просто талеры. Эти деньги
быстро распространились в различных странах
мира. В Америке талер был переименован в
доллар, а в России его называли просто «ефимок».
У ИСТОКОВ РОССИЙСКОГО
ГОРНОРУДНОГО ДЕЛА
В России постепенно накапливались полученные
на практике сведения о минеральных сокровищах
недр. Наиболее значительные события происхо-
происходили во время правления Петра I A689—1725 гг.).
Система параллельных жил (А) и одиночная жила (Bj
в горах Саксонии.
Гравюра из книги Агриколы «О горном деле».
Шкатулка из янтаря с фигурками Великого
курфюрста и его супруги. Кенигсберг. 1667 г.
Одним из важнейших центров добычи серебра в России
были Колывано-Воскресенские заводы на Алтае, осно-
основанные в 1729 г. Акинфием Демидовым и переданные в ве-
ведение Кабинета Её Величества Елизаветы Петровны в 1745 г.
Здесь, на Змеиногорсном, Зыряновском и Риддерском руд-
рудниках, из богатых руд с содержанием серебра до 600—
800 г/т помимо меди получали ежегодно до 16 т серебра.
Жители юга Сибири (Саян и Алтая) — представители народ-
народности чудь — с раннего средневековья активно занимались
поисками и добычей руд для получения меди и серебра. В
горах, в том числе и на Алтае, сохранились следы чудских
разработок. Это ямы глубиной до 10—15 м и колодцы (шур-
(шурфы), а также остатки примитивных плавилен. Найдены ору-
орудия производства: медные заострённые кайлы (инструменты
в виде клина с рукояткой для откалывания кусков ломких
пород), молотки, приготовленные из обкатанных рекой кам-
камней, а кроме того, кожаные мешки с рыхлой порошковатой
медно-золото-серебряной рудой. Иногда в таких выработ-
выработках находили покрытые известью и оксидами металлов ске-
скелеты древних рудокопов, погибших при обвалах пород.
ОБУЧЕНИЕ ГОРНОМУ
ДЕЛУ В РОССИИ
Б России с целью подготовки необходимых отечеству
специалистов в 1773 г. было открыто Санкт-Петербург-
Санкт-Петербургское горное училище, в 1804 г. преобразованное в Горный
кадетский корпус, который в 1834 г. был переименован в
Институт корпуса горных инженеров. После Октябрьской
революции это учреждение получило новое название —
Ленинградский горный институт, в 1992 г. ставший Санкт-
Петербургским государственным горным институтом. С
1825 г. стал издаваться «Горный журнал». Важными центра-
центрами подготовки исследователей месторождений полезных ис-
ископаемых становятся Петербургский и Московский универ-
университеты, в которых читали лекции такие учёные, как Д.И. Со-
Соколов и Г.Е. Щуровский, заложившие основы русской
школы геологов-рудников.
351
Энциклопедия для детей
«ВО ГЛУБИНЕ
СИБИРСКИХ РУД»
Известное стихотворение А.С. Пушкина, посвященное
его друзьям — декабристам, начинается строкой «Во
глубине сибирских руд». Случайно ли это? Вспомним исто-
историю: XVIII — первая половина XIX вв., Сибирь. Именно в
это время началось энергичное освоение безбрежных за-
зауральских пространств, прежде всего их минеральных бо-
богатств. В представлении не только весьма далёкого от гор-
горнорудного дела поэта, но и всего российского общества
Сибирь связывалась с рудниками и золотыми приисками.
Декабристы были осуждены на каторжные работы.
Многие из них попали в центр горнорудной промышленнос-
промышленности Сибири, который тогда находился в Забайкалье. Это
многочисленные Нерчинские рудники; общая площадь их
больше, чем площадь всей Швейцарии. Они располагаются
в междуречье Шипки, Газимура и Урулюнги. Здесь было
обнаружено около 540 месторождений, только четвёртая
часть которых тогда разрабатывалась. Именно отсюда в
российскую казну поступили первые отечественные сереб-
серебро и золото A704—1719 гг.). Добывались свинцово-сере-
бряные руды с содержанием серебра 100—200 г/т.
Нерчинские заводы были построены и обслуживались
вольными наёмными работниками, приписными крестьяна-
крестьянами (крестьянами, обязанными работать на казённых пред-
предприятиях) и каторжанами. Почти все осуждённые декабрис-
декабристы (а среди них были представители знатных дворянских
фамилий: А.З. Муравьёв, В.Ф. Раевский, князья СП. Тру-
Трубецкой и С.Г. Волконский и многие другие) работали в кан-
кандалах в подземельях Акатуевского, Петровского, Благодат-
ского, Нерчинского, Шилкинского, Култуминского, Нлич-
кинского рудников.
В первой половине XIX в., во времена декабристов, в
Забайкалье и на Алтае бурно развивалось горное дело.
Ввиду острой нехватки рабочих охотно принимали и беглых
крепостных. В качестве специалистов приглашали саксон-
саксонских и греческих мастеров. Поражает высокая культура
проходки горных выработок. Уже более столетия не разру-
разрушаются закреплённые прочными пихтовыми и кедровыми
досками идеально прямоугольной формы подземные
галереи.
Горняки работали без выходных по 10—12 ч в сутки.
Шахты освещались тусклым светом, исходящим от специ-
специальных светильников — глиняных плошек с фитилями, на-
наполненных растительным маслом. Воду отводили по систе-
системе деревянных труб (стволы деревьев с выдолбленной
сердцевиной). Деревянный поршень насоса приводился в
движение при помощи располагавшихся на поверхности
машин с водяными колёсами. Применение таких машин,
передовых для той эпохи, позволяло увеличить глубины вы-
выработки до 100 м и более и осушать затопленные шахты.
Первоначально царское правительство разослало дека-
декабристов по многочисленным рудникам Восточной Сибири,
но к сентябрю 1827 г. было решено всех их собрать в Чи-
Читинском, а с 1830 г. и в Петровском острогах (острогом в
те годы называлась крепость, тюрьма). Чита была бедной
маленькой деревушкой, где вообще отсутствовала какая
бы то ни было промышленность. После перенесённых стра-
страданий жизнь этих замечательных людей в тихой Чите стала
значительно легче.
Именно в это время в Сибири началась золотая лихо-
лихорадка. Только что были открыты прииски на севере и юге
Енисейского округа (в 1847 г. на них было получено около
20 т золота). Не прошла эта своеобразная эпидемия и ми-
мимо декабристов. Некоторые из них с энтузиазмом окуну-
окунулись в стихию поисков. Например, Александр Викторович
Поджио организовал разведочную партию на речке Элихта,
где вёл добычу золота, правда без особых успехов.
Большой вклад в становление отечественной!
науки, в частности геологии и минералогии, внёс
Михаил Васильевич Ломоносов A711—1765). По-
Получив блестящее для горняка и геолога образо-
образование в Германии, в Университете Марбурга и на
Фрайбергских рудниках, он вёл многочисленные
натурные наблюдения и эксперименты, успешно
решал конкретные задачи геологии, горного дела,
добычи полезных ископаемых. Его энциклопеди-
энциклопедические познания позволили заложить основы
методики научного анализа XX в.
Как уже отмечалось, экономическое развитие
любого государства связано с освоением минераль-
минеральных ресурсов. Это полностью относится и к
формировавшейся Российской империи. В XVIII в.
на её обширных пространствах во всё возрас-
возрастающих количествах добывались камень (главным
образом известняки Подмосковья), соли (Урал),
сера (низовья Волги), слюда для окон, которую в
Западной Европе называли мусковитом (от итпал.
«Муска» — «Москва»). Повсеместно на Русской
равнине разрабатывались болотные и озёрные
железные руды. В горах (на Кавказе, Алтае, в
Саянах) добывали золото, серебро, медь, свинец,
олово, сурьму и ртуть.
О масштабах горных разработок в средне-
средневековой России можно судить по упоминаниям в
летописях и древних деловых документах. Начи-
Начиная со времён правления Ивана Грозного развива-
развивалась система контролируемого государством горно-
горнорудного производства. Сначала этим руководил
Каменный приказ (известен с 1584 г.), затем, уже
во времена Петра I, — Берг-коллегия (существовав-
(существовавшая с 1717 г.). Основной задачей данных учрежде-
учреждений была организация правительственных экспе-
экспедиций для поиска полезных ископаемых. Отметим
наиболее значительные из них: 1) 1491 г. (ещё
задолго до создания всех этих государственных
учреждений) — отряд Андрея Петрова и Василия
Болотина послан на поиски серебра на Печору; 2)
1617 г. — экспедиция И. Бертеньева на Урале
обнаружила медные руды; 3) 1640 г. — экспедиция
боярина Стрешнева отправилась на поиски золота
в Пермь; 4) 1677 г. — большая группа Якова и
Венедикта Хитровых вела поиски серебряных руд
в Сибири.
Царь Михаил Фёдорович A596—1645) пригла-
приглашал из Саксонии горных мастеров для освоения
медных месторождений в районе Перми на горе
Григорьевской. Но только начиная с периода
правления Петра I поиски минерального сырья
были регламентированы в серии законов под
общим названием «Горная привилегия». Горно-
разведочные и поисковые работы в течение всего
XVII в. велись с большим размахом. Особенно
активно осваивались богатства Урала. Здесь с 1623
по 1699 г. работали 106 поисковых отрядов. На
крупных заводах — Кунгурском, Уктусском и
Алапаевском — были открыты первые горнозавод-
горнозаводские школы.
Одним из первых сводов ценных сведений о
минеральных богатствах России может служить
352
Полезные ископаемые
Добыча руды ручным способом.
.ЖЕЛЕЗНЫЙ РЕНЕССАНС»
К середине XVIII в. резкое увеличение числа плавильных
заводов привело к почти полному уничтожению лесов в
Южной и Западной Европе, а также в Англии. Металлурги-
Металлургическое производство стало сворачиваться. Возникла пробле-
проблема замены древесного угля каменным. И она была успешно
решена англичанином Генри Кортом — судовым агентом,
который, увлёкшись металлургическим делом, создал
специальную печь. В ней для плавления чугуна использо-
использовался каменный уголь. Это позволило быстро преодолеть
кризис в металлургической промышленности. Вскоре его
соотечественник, изобретатель Генри Бессемер, разрабо-
разработал технологию получения стали из жидкого чугуна без
подвода теплоты — продувкой воздухом в специальном
агрегате, конвертере (так называемый бессемеровский
процесс). Это изобретение превратило XIX век в настоящий
•железный ренессанс». Только страна, владеющая запа-
запасами железных руд и технологией их переработки, могла
контролировать мировую экономику. В начале XIX в. одна
лишь Англия'реально обладала подобным могуществом.
написанная В.Н. Татищевым A686—
1750) «История Российская». Подроб-
Подробные сведения о 25 уральских и
сибирских горных заводах имеются в трудах
В.И. де Геннина A676—1750) — генерал-лейте-
генерал-лейтенанта, обрусевшего голландца, более 20 лет
руководившего горными заводами сначала Олонец-
Олонецкого края (на севере России), а затем всего Урала.
Шахтёрская жизнь того времени была полна
опасностей. Мистическое отношение к подземному
миру и частые катастрофы формировали особое
горняцкое братство, приводили к появлению
многочисленных ритуалов, цеховых символов (в
частности, отличительного знака — две скрещен-
скрещенные кирки), а также необыкновенных праздников
с ночными факельными шествиями.
НОВОЕ ВРЕМЯ
Несмотря на небольшую продолжительность этого
периода (XVIII—XX вв.), темп исторических собы-
событий был весьма высоким. Для Нового времени
характерны становление науки как одной из важ-
важнейших областей человеческой деятельности, соз-
создание разветвлённой государственной и частной
структуры горнорудного дела и лавинное ускоре-
ускорение научно-технического прогресса. Особенно бур-
бурно развивались естествознание, горнорудное про-
производство и промышленность.
XIX ВЕК
XIX век не случайно называют веком чугуна.
Создаются гигантские промышленные центры,
объединяющие угольные и железорудные бассей-
бассейны: Лотарингский, Минас-Жерайс в Бразилии,
Английский, Донбасский, Уральский, Рудногор-
ский в Центральной Европе и др. Чугун и сталь
неиссякаемым потоком устремились в промыш-
промышленное производство. Благодаря железу и его спла-
сплавам возникает мировая сеть железных дорог, уве-
увеличивается мощь артиллерии, создаются первые
типы крупных морских военных исполинов —
крейсеров и эскадренных миноносцев. Железные
изделия — от мельчайших иголок до плуга, чугун-
чугунного горшка, сковородки и парового котла — при-
присутствуют во всех сферах человеческой жизни.
С 1800 по 1870 г. ежегодная выплавка чугуна в
Великобритании возросла со 100 тыс. до 2 млн т,
а в последующее десятилетие утроилась и состави-
составила 6 млн т. В этой стране выплавлялось зна-
значительно больше чугуна и стали, чем во всём мире.
Активно разрабатывались железорудные и уголь-
угольные месторождения, которыми было весьма богато
это островное государство. Ведущие страны мира
наращивали мощность чёрной металлургии. Чу-
Чугун, сталь и сплавы на основе железа произвели
переворот во всех сферах человеческой деятель-
деятельности. Именно в первой половине XIX в. были
заложены основы развития мирового сообщества в
Новое время. Пропуском в «клуб» передовых стран
мира мог служить только высокий технологичес-
353
Энциклопедия для детей
0.001
ю.о
1000.0
Количество руды в единичном месторождении, млн т
На графике соотношения содержаний полезных
компонентов и общей массы руд показано, что по мере
развития цивилизации и перехода от ручного труда к
использованию современных механизмов в производство
вовлекаются месторождения со всё более низкими
концентрациями полезных компонентов. При этом масса
руд непременно должна увеличиваться.
кий уровень освоения природных ресурсов, прежде
всего минеральных.
Разрабатываются сотни месторождений желез-
железных руд: на Урале, в Кривом Роге, Лотарингии,
Рудных Горах, в районе озера Верхнего (на границе
США и Канады) и во многих других регионах мира.
С начальным этапом развития горнорудного дела в
Новое время связано создание теоретических основ
учения о полезных ископаемых. Была разработана
теория происхождения месторождений из магмат-
магматических расплавов. В середине XIX в. её активно
развивали профессор Лионского университета
Жорж Фурне, английский натуралист Теодор
Бельт. В это время и немного позднее в области
рудной геологии работали выдающиеся исследова-
исследователи: французы Луи де Лоне, впервые предложив-
предложивший в 1897 г. термин «гидротермальные месторож-
месторождения», и Жан Эли де Бомон; немец Александр фон
Гумбольдт и англичанин Родерик Мурчисон.
Наиболее значительный вклад в теорию рудообра-
зования внёс в начале XX в. американский геолог
Вальдемар Линдгрен, классификацией месторож-
месторождений которого исследователи пользуются и по сей
день.
ПЕРВАЯ ПОЛОВИНА XX ВЕКА —
ВРЕМЯ ВЕЛИКИХ ОТКРЫТИЙ
Следующий этап — время великих открытий —
приходится на первую половину XX в. Происходит
существенная перестройка мировой экономиче-
экономической системы^. Создаются главные биржи в Лон-
Лондоне и Нью-Йорке, регулирующие основные ми-
минеральные сырьевые потоки. Используя новейшие
виды вооружений, промышленно развитые страны
предприняли две трагические попытки передела
мира — это Первая и Вторая мировые войны.
В это время создаются новые отрасли науки и
производства — электротехническая, автомобиль-
автомобильная, ядерная, радиоэлектронная. Существенно
увеличиваются объёмы добычи железных, мед-
медных, марганцевых, фосфорных, никелевых, ко-
кобальтовых, ртутных, сурьмяных и некоторых
других типов руд. В промышленный оборот
вовлекаются новые виды полезных ископаемых —
урановые руды, минералы, которые применяются
в оптической и радиоэлектронной промышлен-
промышленности. Расширяется перечень добываемых лёгких,
цветных, редких и малых металлов; сырья,
используемого в химической промышленности, и
строительных материалов.
Геологию, как и многие другие сферы жизни
нашего государства, не обошла беда жесточайших
сталинских репрессий. Начиная с 1937 г. трагиче-
трагическая участь постигла многих исключительно
талантливых, ярких учёных и производствен-
производственников. Самым значительным было известное «дело
геологов» 1949 г., когда многочисленный отряд
специалистов-геологов — в подавляющем боль-
большинстве исследователей месторождений полезных
ископаемых — был отправлен в лагеря Казахстана,
Сибири, Дальнего Востока и Северного Урала.
Среди них такие учёные, как М.Н. Годлевский —
крупнейший знаток медно-никелевых месторож-
месторождений, В.М. Крейтер — мировой лидер в области
рудной геологии, Д.Е. Перкин — один из
руководителей Министерства цветной металлур-
металлургии СССР, и многие другие.
Геологи, репрессированные по ложным обвине-
обвинениям, работали, будучи в заключении, на рудни-
рудниках и золотоносных приисках в нечеловеческих
условиях, жили на голодном пайке, болели и
умирали. В связи с острой нехваткой специалистов
в военные годы некоторые геологи-заключённые
работали консультантами поисково-разведочных
экспедиций. Они с честью выполнили свой
профессиональный и гражданский долг. В 50-х гг.,
после реабилитации, те, кто вынес эту страшную
каторгу, вернулись к своей прежней геологической
деятельности и продолжали изучать минеральные
ресурсы.
ВТОРАЯ
ПОЛОВИНА XX ВЕКА
Современный этап в развитии горнорудного произ-
производства начался после Второй мировой войны. Соз-
Создаются мощные международные объединения —
концерны, корпорации и тресты, занимающиеся
добычей и переработкой полезных ископаемых.
Рудная1 геология становится стратегической от-
отраслью и жёстко контролируется государством.
354
Полезные ископаемые
Современные способы поиска золота.
Для современного этапа развития горнорудного
производства характерна высочайшая степень
специализации. Стремление в максимально корот-
короткие сроки получить важные экономические ре-
результаты привело к тому, что единая наука
геология раздробилась на тысячи мельчайших
направлений. В недрах организаций, специализи-
специализирующихся на добыче, производстве и изучении
определённого вида или типа минерального сырья
(полиметаллических, урановых руд, руд чёрных
металлов и т.д.), создаются отделы, группы,
изучающие очень узкие проблемы поисков, развед-
разведки и переработки минерального сырья.
В бывшем СССР это было реализовано в полной
мере. Существовали министерства геологии, чёр-
чёрной металлургии, цветной металлургии, строи-
строительных материалов, алюминиевой промышлен-
промышленности, крупные урановые и другие главные
управления. Появлялись специалисты с исключи-
исключительно узким профилем деятельности. Подобная
структура способна в короткий срок A0—30 лет)
решать конкретные задачи, но она же таит в себе
и опасные последствия. Теряется общее представ-
представление о Земле и её минеральном потенциале.
Современные достижения космической геоло-
геологии, физики Земли, механики, математической
геологии и компьютерной технологии привели к
новому крупному подъёму в рудной геологии.
Учение о полезных ископаемых окончательно
стало одной из фундаментальных наук в области
естествознания. Кончился «младенческий» этап
рудной геологии, когда она опиралась только на
опыт и наблюдения в естественных условиях. В
настоящее время геолог владеет всем арсеналом
научных методов: математическое и физическое
моделирование, компьютерные технологии оценки
минеральных ресурсов различных территорий,
аэрокосмические поисковые системы, мощная
буровая и геофизическая аппаратура, разнооб-
разнообразные сложные приёмы изучения минерального
состава и строения месторождений.
Современный исследователь рудных месторож-
месторождений, избавившись от «недуга» узкой специали-
специализации, постепенно становится геологом с широким
естественно-научным образованием, свободно раз-
разбирающимся во всех направлениях геологической
науки. Только синтез этих знаний позволяет
выдвинуть новые идеи и концепции, которые
помогут решить минерально-сырьевые проблемы
человечества в XXI в.
Человечество последовательно осваивает глуби-
глубины земных недр. В древний и средневековый
периоды выходящие на поверхность земли место-
месторождения вполне удовлетворяли нуждам циви-
цивилизации. К середине XX в. поверхностный резерв
большинства видов полезных ископаемых был
почти исчерпан. И после Второй мировой войны
начались поиски руд на глубинах 200—300 м. Они
проводились прежде всего в известных горно-
горнорудных районах. Таким путём «обрели второе
дыхание» многие средне- и южноуральские место-
месторождения медно-цинковых руд с золотом и
серебром. Подлинное возрождение испытал Руд-
Рудный Алтай. Здесь были открыты не выходящие
на поверхность крупные месторождения поли-
полиметаллических руд.
По данным американского исследователя До-
Дональда Кука, за период с 1943 по 1985 г. в мире
было открыто 150 крупных и уникальных место-
месторождений меди, свинца, цинка, золота, серебра,
355
Энциклопедия для детей
урана, молибдена и никеля, что в
значительной степени уменьшило ми-
минерально-сырьевой дефицит в XX сто-
столетии. Но жизнь течёт, и на повестке дня весьма
актуальная проблема — поиск новых месторож-
месторождений полезных ископаемых, на которые возлага-
возлагаются все надежды. Поэтому в XXI в. геологи будут
вести поиски на глубинах свыше 300 м: сначала в
известных в настоящее время рудных районах, а
затем и в новых — научно предсказанных.
РУДЫ МЕТАЛЛОВ
Есть полезные ископаемые, ценность которых
всегда была исключительно высока. К ним
относятся золото, серебро, многие драгоцен-
драгоценные и поделочные камни, такие, как алмазы,
изумруды, нефриты и др. Остальные виды мине-
минерального сырья (а их подавляющее большинство)
приобрели популярность только на определённых
этапах развития цивилизации. Проходило время,
менялся уклад жизни человека, и их звёздный час
сменялся забвением. Рассмотрим это на примере
руд металлов.
ЧУГУННОЕ ИСКУССТВО
I/* началу XIX в. человечество уже освоило массовое полу-
ш\ чение чугуна. Этому способствовали обилие поверхност-
шых месторождений железных руд и простоте их добычи и
обогащения. Выплавить чугун и изготовить из него различ-
различные изделия сравнительно легко. Всё это привело к тому,
что чугун быстро получил распространение в военном деле,
в быту, строительстве, архитектуре и искусстве.
Лучшие архитекторы мира по достоинству оценили но-
новый материал. Серый чугун прочен, долговечен и дёшев.
Из него легко отливаются изделия со сложными формами
и орнаментом, самых разных размеров — от тонкого ле-
лепестка розы до гигантской пушки весом в 2700 пудов, изго-
изготовленной в середине XIX в. на Пермском чугунно-пушеч-
ном заводе. Но подлинный расцвет чугунно-литейного ис-
искусства наступил с возникновением дворцовых и садово-пар-
садово-парковых ансамблей. Начался он с изготовления ажурных ре-
решёток и элементов декоративного оформления дворцов —
ворот, полов, балконов. Высокохудожественные изделия из
чугуна стали неотъемлемой частью облика многих городов.
Это фонарные столбы, мосты, ограды, скульптуры и бес-
бесчисленное множество самых разнообразных решёток, лест-
лестниц, памятных знаков и т.д.
Особый размах чугунное искусство получило на Урале.
На многочисленных металлургических заводах здесь вырос-
выросла и трудилась целая плеяда талантливых архитекторов и
литейщиков. Всемирную славу приобрели мастера Кушвин-
ского и особенно Каслинского заводов. Только за
последние 30 лет XIX века каслинские отливки 12 раз
удостаивались самых высоких наград на всероссийских и
международных выставках.
Вершиной творческого вдохновения уральских мастеров
можно считать каслинский чугунный павильон на Всемирной
выставке в Париже в 1900 г. Он спроектирован архитекто-
архитектором Е. Баумгартеном и изготовлен знаменитыми мастера-
мастерами: Н. Тепляковым, А. Мочалиным, В. Тимофеевым и К. Та-
Тарасовым. Огромный (около 5 м высотой) павильон был
сплетён из литых чугунных кружев разнообразной и удиви-
удивительно гармоничной вязи. Среди этого волшебного орна-
орнамента располагались рельефы, изображающие фантастиче-
фантастические существа (птиц или рыб) в сочетании с ладьями, плыву-
плывущими под парусами. В ансамбле павильона множество ли-
литых чугунных деталей, каждая из которых представляет со-
собой законченное художественное произведение. Этот под-
подлинный шедевр чугунного искусства произвёл ошеломляю-
ошеломляющее впечатление на посетителей выставки и специалистов.
356
ЧЁРНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Многочисленные войны XVIII, XIX и XX вв. требо-
требовали всё большего количества чёрных металлов
(железа, марганца, титана, хрома и ванадия). В
них нуждались бронетанковые войска, железные
дороги и морской флот, имеющий в своём составе
металлоёмкие ледоколы, авиакрейсеры, линкоры
и океанские подводные лодки.
В настоящее время из недр Земли ежегодно
извлекают почти 1 млрд т железной руды. Для
этих целей на земном шаре тысячи квадратных
километров заняты карьерами, отвалами и обога-
обогатительными фабриками. Обширные, некогда цве-
цветущие районы планеты превратились в безжизнен-
безжизненные пустыни с колоссальными подземными пус-
пустотами.
Непосредственную угрозу для человечества
представляют огромные отвалы — горы пустых
пород. Вода растворяет содержащиеся в них
соединения тяжёлых, цветных и радиоактивных
металлов (железа, меди, цинка, урана и др.). Они
попадают в водоёмы, отравляют окружающую
растительность, а через продукты питания — и
организм человека.
Не менее опасны крупные металлургические
комбинаты, большинство которых сооружено в
20—30-х гг. XX в. Их владельцы не считали
необходимым устанавливать очистные фильтры.
Поэтому вечно чадящие доменные печи выбрасы-
выбрасывают в воздух много сернистого газа, отчего
выпадают кислотные дожди. Они губят расти-
растительность на больших пространствах, отравляют
воду в реках и озёрах. Современное оборудование
позволяет решить эту экологическую проблему,
однако из-за дороговизны его применяют далеко не
во всех странах.
Пик добычи руд уже прошёл. Для выплавки
металла сегодня делается ставка на использование
металлического лома. В промышленности всё шире
применяются ресурсосберегающие, в частности
металлосберегающие, технологии. Чтобы сохра-
сохранить природу, сокращают добычу в открытых
карьерах и увеличивают подземные разработки.
ЛЁГКИЕ МЕТАЛЛЫ
В эту группу важнейших для современной про-
промышленности металлов входят алюминий (плот-
(плотность 2,7 г/см3), магний A,74 г/см3) и бериллий
A,85 г/см3). Все они широко применяются для
Полезные ископаемые
получения лёгких и прочных сплавов, используе-
используемых в авиапромышленности, космонавтике, судо-
судостроении и атомной энергетике. Особо следует вы-
выделить алюминий, ибо никакой другой металл не
оказал такого огромного влияния на образ жизни
современного человека.
АЛЮМИНИЙ
Примечательна история получения этого «крыла-
«крылатого» металла, широко используемого в авиастро-
авиастроении. Лёгкий, прочный, устойчивый к окислению,
хороший проводник электричества, алюминий
стал символом технологий второй половины XX в.
Главными областями использования алюминия
являются транспорт B7% общего количества
потребления металла), строительство B1%), изго-
изготовление различной тары A9%), производство
разнообразных бытовых предметов A0%), электро-
электропромышленность (9%), машиностроение (8%). В
настоящее время в мире ежегодно добывается
45 млн т бокситов, из которых получают до
20 млн т алюминия. Добыча и производство алю-
алюминия организованы в 70 странах мира.
Этот металл прочно вошёл в нашу жизнь и даже
стал показателем её уровня. Прогнозирование
дальнейшего развития алюминиевой промышлен-
промышленности базируется на данных о росте национального
дохода той или иной страны. Годовое потребление
алюминия на душу населения в мире с 1974 по
1994 г. возросло с 4,2 до 4,6 кг.
Острая потребность в этом лёгком металле
привела к активным поискам руд алюминия. Как
на заре алюминиевого бума, так и сейчас основным
источником алюминия остаются бокситы. О масш-
масштабах разработок можно судить по тому, что одна
из крупнейших компаний Бразилии ежегодно
добывает 6—8 млн т бокситов.
Более 80% мировых запасов бокситов образова-
образовалось в тропическом поясе Земли сравнительно
недавно — в течение последних 25—30 млн лет
(вспомним, что вся история планеты составляет
около 5 млрд лет). Остальные месторождения
возникли 280—380 млн лет назад в эпоху первого
и самого мощного всплеска бокситообразования.
Именно тогда возникли бокситы на территории
России — на Урале, в Карелии, Архангельской
области и других регионах.
Постоянный и всё возрастающий спрос на
алюминий уже не могут удовлетворить запасы
бокситов. В 1934 г. в мире было произведено
0,2 млн т алюминия. Однако в последующие годы
резко изменилась ситуация. Вплоть до 60-х гг.
ежегодный мировой рост потребления алюминия
составлял 10—15%. Пик производства алюминия
приходится на начало 1980 г., когда было добыто
60—65 млн т бокситов. Затем в 80-х гг. ежегодная
добыча снизилась до 5—8% и в 90-е гг. уже
сохраняется на уровне всего 2—3%. Лидерами
стали тропические страны — Австралия, Гвинея,
Камерун, Ямайка и Индия. Цены на алюминий
постоянно растут. До Второй мировой войны 1 т
«Ажурным чудом» называли его в многочисленных рецен-
рецензиях, опубликованных в мировой печати.
Мощная металлургическая промышленность, созданная
на базе уральских и карельских железорудных месторожде-
месторождений, предоставила в распоряжение строителей и архитекто-
архитекторов большое количество дешёвого чугуна, великолепно со-
сочетающегося с поделочными камнями, особенно серым
гранитом. Так родилась новая область архитектуры и при-
прикладного искусства. Садово-парковые ансамбли, возникшие
в Западной Европе в XVI—XVII вв., в России вошли в моду
в конце XVII в., а в следующем столетии достигли мирового
уровня и стали важным элементом национальной культуры.
Большой знаток искусства литья профессор A.M. Петричен-
Петриченко особо выделяет знаменитый комплекс фонтанов Петро-
дворца. Уникален сам комплекс, а входящие в его структу-
структуру статуи относятся к сокровищнице русской скульптуры и
литья, используемого для изготовления статуй. Из них наи-
наиболее известна статуя фонтана «Самсон» работы скульпто-
скульптора ММ. Козловского.
Традиции художественного литья хранятся и развивают-
развиваются в наше время. Чугунные отливки широко применялись
при оформлении станций метрополитена Москвы, Санкт-
Петербурга и Тбилиси. Широко известны изящные решётки
мостовых ограждений Санкт-Петербурга (общая длина этих
решёток 11 км), набережной водоотливного канала. Парка
культуры и отдыха Москве и бесчисленное множество чу-
чугунных сооружений в больших и малых городах России.
ГДЕ БРАТЬ
КОБАЛЬТ И МАРГАНЕЦ?
В пределах участка тихоокеанского дна, отведённого
России для разработок полезных ископаемых, выявлены
средняя плотность конкреций (округлых минеральных об-
образований) 7—12 кг/м2 и общие запасы (в млн т): никеля
F,4), меди E,0), кобальта A,0), марганца A33,0). Это
соответствует четырём месторождениям суши — крупным
залежам никеля и меди и уникальным кобальта и марганца.
Особенно ценны руды кобальта и марганца. Основную
массу кобальта на мировой рынок поставляют Заир и Зам-
Замбия по ценам, превышающим SO тыс. долларов за 1 т. Мар-
Марганец, более 90% которого используется в металлургии и
10% — в химии, потребляется промышленностью в
огромных количествах (более 12 млн т ежегодно). Спрос на
него постоянно растёт, а континентальные месторождения
истощаются. В России положение просто катастрофиче-
катастрофическое: два основных месторождения марганца в бывшем
СССР (Чиатурское в Грузни и Никопольское на Украине)
оказались вне её границ.
X .. ,
Обжиг руды в XVI в.
Большое количество сернистого газа, выделяющегося
при обжиге, наносило огромный вред растительности.
357
Энциклопедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЖЕЛЕЗА,
'■ЛИ.
Полезные ископаемые
АЛЮМИНИЯ, РТУТИ И УРАНА
Щ месторождения железа
месторождения алюминия
месторождения ртути
^Ш месторождения урана
Энциклопедия для детей
ЦВЕТНЫЕ
МЕТАЛЛЫ
Каплевидные
выделения
медно-никелевых
сульфидных руд
в магматических
породах.
Норильское
месторождение,
полуостров
Таймыр (Россия).
металла можно было купить за 300—400 долларов,
а в настоящее время то же количество стоит около
1100 долларов. Временные падения курсов на
минерально-сырьевых биржах связаны с текущи-
текущими политическими событиями — распадом социа-
социалистического лагеря в целом, отдельных стран
(СССР, Югославия), а также с экономическим
кризисом в этих странах. Так, в настоящее время
много алюминия по низким ценам продают
Венгрия и страны бывшего СССР.
По прогнозам учёных, к середине XXI столетия
бокситовый источник начнёт иссякать. Необхо-
Необходимо срочно найти другие виды сырья. С этой
проблемой столкнулся в своё время и СССР, не
имеющий больших запасов бокситов. Впервые в
мировой практике именно в СССР стали получать
глинозём (окись алюминия — AI2O3) из алунита —
белых или серовато-жёлтых квасцов (гидросульфа-
(гидросульфатов калия и алюминия, содержащих до 37% AI2O3).
Для этих целей использовались алуниты Заглик-
ского месторождения в Азербайджане.
Другим алюминиевым сырьём стали нефелины.
Эти магматические породы широко распрост-
распространены на Кольском полуострове, в Сибири,
Закавказье и других регионах. Много нефелина
попутно получают при добыче апатита в Хибинах
и из редкоземельных руд Кия-Шалтырского место-
месторождения в Кузнецком Алатау.
Есть и не совсем традиционные источники
алюминия. Так, в России разработан способ
получения окиси алюминия из некоторых сланцев,
содержащих 63% AI2O3. В Польше пытаются
извлекать алюминий из каолинов — серых глин,
богатых этим элементом, в Бразилии — из глин
отработанных рудников, во Франции и США — из
отходов угольного производства, а в Германии —
из красных илов со дна Северного моря.
Однако у всех этих видов алюминиевых руд есть
два больших недостатка: их переработка более
энергоёмка и дорога по сравнению с переработкой
бокситов.
Группу химических элементов, включающую тём-
тёмно-красную -медь, серый цинк, голубой свинец,
оловянно-белую сурьму и красный никель, объеди-
объединяет общая связь с глубинными базальтовыми
магмами и преимущественно сульфидная форма их
минеральных соединений.
МЕДЬ
Производство меди уже около ста лет служит пока-
показателем мирового промышленного развития. До
начала XX в. её основная масса использовалась для
получения латуни (сплава меди с оловом, серебром
и свинцом), из которой традиционно изготавли-
изготавливали домашнюю утварь и оружие. Необходимое
количество металла добывали из руд с довольно
высоким содержанием меди — 10—15%. Бога-
Богатейшие месторождения располагались на Урале,
Кипре, в Центральном Китае, Испании, США и
других регионах.
Настоящий медный бум начался с открытием
электричества и созданием электротехнической
промышленности. Медь обладает высокой электро-
электропроводностью, благодаря чему является идеаль-
идеальным материалом для изготовления электрических
проводов и ответственных деталей электроприбо-
электроприборов. Спрос на медь настолько возрос, что стали
разрабатывать руды с очень низким содержанием
металла — 0,3—0,5%. Их извлечение и переработ-
переработка сопровождались строительством гигантских
карьеров размерами 10 км2 и глубиной более
150 м, достаточной, чтобы спрятать высотный дом,
подобный зданию МГУ на Воробьёвых горах.
Возникли крупнейшие транснациональные меде-
добывающие корпорации, финансовые обороты
которых намного превосходят бюджеты многих
государств, также занимающихся добычей меди,
таких, как Чили, Перу, Заир и др.
Роль медедобывающей отрасли стала чрезвы-
чрезвычайно важной в политике в период с 1940 по
1980 г. Стремясь контролировать мировой рынок
меди, международные промышленные компании
финансировали и негласно поддерживали многие
государственные перевороты. Наиболее известные
из них произошли после того, как в главных
медедобывающих странах — Бельгийском Конго
(ныне Заир) и Чили — были национализированы
рудники, в совокупности дававшие более 50%
мирового производства этого металла. В 1960 г. в
Республике Конго был свергнут и злодейски убит
премьер-министр Патрис Лумумба, и власть захва-
захватил генерал Мобуту. В Чили в 1973 г. во время
фашистского переворота был убит законный пре-
президент Сальвадор Альенде, а власть перешла к
военным во главе с генералом Пиночетом. Это
только два события, в значительной степени
связанные с борьбой за важнейшие источники
дефицитного сырья — меди.
360
Полезные ископаемые
СВИНЕЦ
Интересна история использования неразлучной па-
пары металлов — свинца и цинка.
Свинец был хорошо знаком народам Малой
Азии более чем за 6 тыс. лет до н.э. Из него
изготавливали одну из разновидностей бронзы —
сплав с медью.
Такие качества этого металла, как способность
поглощать рентгеновское и радиоактивное излу-
излучение, кислотоустойчивость, ковкость, позволили
широко применять его в современной промыш-
промышленности для производства аккумуляторов, раз-
различных сплавов, защитных экранов в рентгено-
рентгенотехнике и атомной энергетике, а также в типограф-
типографском деле.
В Римской империи свинец, добываемый из
месторождений Альп и Пиренеев, шёл на изготов-
изготовление водопроводных труб. Римские патриции
даже не имели представления о вредных свойствах
свинца и том пагубном воздействии, которое
оказывали на их здоровье знаменитые бани и
бассейны.
Большим спросом свинец стал пользоваться с
началом эры автомобилестроения. Ещё больше
промышленность стала нуждаться в свинце с
освоением ядерной энергии: он использовался при
изготовлении контейнеров, экранов и боксов. Цены
на этот металл неуклонно росли вплоть до 1985 г.,
достигнув почти 1000 долларов за 1 т. На
месторождениях, из которых получают около 90%
и свинца, и цинка, главной ценностью был свинец.
Но вот наступили 90-е гг. XX столетия.
Экологические кризисы изменили отношение чело-
человека к свинцу. В ведущих странах мира в целях
охраны окружающей среды запретили или ограни-
ограничили использование этого металла в качестве
добавок в бензин. Мировые цены покатились вниз,
составив всего 800 долларов за 1 т; закрылись
многие свинцовые рудники.
Свинцово-цинковые слоистые руды
месторождения Маунт-Айза (Австралия),
образовавшиеся на дне древнего
протерозойского моря.
ЦИНК
Другой металл — цинк — долго оста-
оставался в тени. Его применение (цинковые белила,
оцинковывание металлических изделий) не было
особенно важным для общества. Однако в насто-
настоящее время выяснилось, что это один из немногих
металлов, не оказывающих токсичного (вредного)
воздействия на природу и человека. Спрос на него
уже почти 10 лет неуклонно растёт. Если в начале
80-х гг. за 1 т цинка платили 780 долларов, то в
настоящее время — почти 1400 долларов. На спрос
откликнулись геологи. Были открыты грандиоз-
грандиозные месторождения в Ирландии, что превратило
эту бедную минеральными ресурсами страну в
крупнейшего в мире производителя цинка.
РЕДКИЕ И МАЛЫЕ
МЕТАЛЛЫ
Под этим названием обычно объединяют металлы
(их насчитывается более 50), использующиеся в
относительно небольших количествах в современ-
современном производстве. В основном они служат добав-
добавками к сплавам. Легирующие металлы — вольф-
вольфрам, молибден и кобальт — добавляют к расплавам
железа, что придаёт стали прочность и устой-
устойчивость к высоким температурам. Производство
редких металлов — циркония, цезия, ниобия и
тантала — промышленность освоила только в се-
середине XX в. В настоящее время по мере увели-
увеличения добычи и применения в промышленности
термин «редкие металлы» становится всё более
условным.
ОЛОВО
Особое положение занимает олово — один из ме-
металлов, использование которого началось в глубо-
глубокой древности и с успехом продолжается в настоя-
настоящее время. Оно наряду со свинцом тоже употребля-
употреблялось для получения бронзы. В средние века оловом
лудили (покрывали тонким слоем) металлическую
посуду, чтобы уберечь её от ржавчины. Сегодня эта
♦ профессия» металла сохраняет своё значение,
только теперь оловом покрывают с обеих сторон
тонкий слой жести. Полученная таким образом
белая жесть идёт на изготовление консервных ба-
банок. На это уходит 90% металла. В мире ежегодно
извлекают из недр около 200 тыс. т этого серебрис-
серебристо-белого металла.
РТУТЬ
Малые элементы — ртуть и висмут. Их годовое
потребление не превышает нескольких тысяч тонн.
Удивительные парадоксы в истории цивилизации
связаны с одним из наиболее токсичных элементов
в природе — ртутью.
Это вещество может быть в природе жидким и
парообразным, а может образовывать соедине-
361
Энциклопедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ
'■•). '
Полезные ископаемые
СВИНЦА, ЦИНКА И МЕДИ
Энциклопедия для детей
ДАМАССКАЯ СТАЛЬ
е эпоху античности у северных и северо-восточных гра-
границ Римской империи время от времени появлялись и
исчезали кочевые народы. Волны их нашествий прокатыва-
прокатывались через Европу; они оседали в римских провинциях и
даже несколько раз штурмом брали Рим. Особо ценилось
у кочевых племён вооружение воина — мечи, секиры,
копья, стрелы, шлемы и доспехи.
Древним металлургам время от времени удавалось вы-
выплавлять наряду с обычным ковким (т.е. поддающимся
ковке) железом прочную сталь. Из неё делали главным
образом боевые мечи, которые в силу своих редких ка-
качеств служили символами могущества и богатства. Поэто-
Поэтому не случайно в легендах кочевых народов постоянно
присутствует мифологический образ меча-бога, которому
поклонялись и приносили разнообразные дары. Вот один
из обрядов, описанный Геродотом и относящийся к ритуа-
ритуалам Скифского царства: «Старинный железный меч,
олицетворяющий бога Ареса, установлен в каждом округе
на огромной площадке, устроенной из вязанок хвороста,
периодически обновляемых из-за непогоды, и этому
кумиру Ареса ежегодно перед площадкой приносятся в
жертву не только скот и лошади, но и люди, один
пленник от каждой сотни, кровь которых, собранная в
сосуды, проносится над площадкой и выливается на меч».
Исторические сведения о производстве очень вязкой
(т.е. прочной и гибкой) и упругой стали связаны с дамас-
дамасскими оружейниками. Способы её изготовления окутаны
ореолом легенд и удивительных историй. По денным
немецкого профессора Манфреда Беккерта, клинки из та-
такой стали впервые появились в Европе в III—IV вв. Они по-
поступали из кузниц, построенных в городе Дамаске
(Сирия) римским императором Диоклетианом. Во
времена крестовых походов рыцари привозили в качестве
трофеев мечи, кинжалы и ножи из дамасской стали,
которые очень ценились и передавались из поколения в
поколение как фамильные реликвии.
Дамаск пережил бурную историю. Им владели египтя-
египтяне, римляне, турки. Но в течение многих веков дамасские
мастера свято хранили тайну получения уникальной стали.
В середине XVII в. турецкий султан, которому тогда при-
принадлежал город, карал смертной казнью всякого, кто пы-
пытался вывезти сталь за пределы империи. Технология полу-
получения любой стали состоит из двух операций — изготовле-
изготовления слитков металла и закалки готовых изделий. Слитки
поступали в Дамаск из Индии, а здесь, в мастерских, из
них ковали оружие и закаляли его. Попытки многих стран
добыть секрет дамасской стали путём шпионажа не увен-
увенчались успехом.
В конце XVIII в. мировая промышленность стала осо-
особенно остро нуждаться в качественной стали. Поэтому по-
поиск секретов дамасской стали был одним из направлений
получения новых сверхпрочных и вязких сплавов. Сотни
изобретателей во всём мире бились над разрешением
этой проблемы. Французу Гюитану де Морво удалось по-
получить сталь, близкую по качеству к индийской, сплавляя
мягкое ковкое железо с алмазом. Естественно, что такой
дорогостоящий способ был совершенно неприемлем да-
даже для лабораторных опытов. Но путь был намечен верно.
Стало ясно, что необходимы легирующие (облагоражива-
(облагораживающие) добавки различных элементов в расплавы сталей.
Особенно интенсивно ставились опыты во второй полови-
половине XIX в. Англичанин Роберт Мюшет получил сложнолеги-
рованную инструментальную сталь: т.е. в качестве облаго-
облагораживающих добавок добавлял вольфрам, марганец, не-
немного хрома и кремния. Позднее им же была создана
титановая сталь.
Попытки получить сплав, обладающий высокими
режущими свойствами, предпринимал и знаменитый
первооткрыватель электромагнитной индукции Майкл
Фарадей. Он легировал сталь платиной, родием, золотом,
ния — кроваво-красные кристаллы киновари. Она
была известна давно, ещё во II тыс. до н.э.
Киноварь широко использовалась древними гре-
греками и римлянами как краситель, косметическое
и даже лекарственное средство. Крупное место-
месторождение Альмаден в Испании, месторождение
Идрия в Хорватии и ряд мелких рудников вдоль
побережья Средиземного моря в течение многих
столетий снабжали этим сырьём все страны
Европы, Северной Африки и Малой Азии. Главные
области потребления — золотодобыча, военное
дело, медицина и сельское хозяйство. Ртуть легко
растворяет многие металлы, образуя так называе-
называемые амальгамы (растворы металлов в ртути). Эта
её способность используется при добыче золота и
серебра.
В военном деле ртуть широко используется для
изготовления взрывателей; велика потребность в
ней в термоядерной технике и химической про-
промышленности. В СССР больше всего ртути добы-
добывалось на крупном месторождении Никитовка в
Донбассе (Украина).
В начале Второй мировой войны страна лиши-
лишилась многих источников стратегического сырья.
Необходимо было срочно найти новые источники
ртути — важного компонента взрывчатых ве-
веществ — на неоккупированной восточной террито-
территории страны. Такое трудное задание блестяще
выполнил 30-летний учёный Владимир Смирнов.
В кратчайшие сроки буквально на пустом месте
он не только организовал производство, но и
превратил Хайдарканское месторождение в круп-
крупнейшего производителя ртути, и это полностью
обеспечило нужды военной промышленности.
После войны ^учёные подтвердили, что ртуть
ядовита и таит экологическую опасность. Развитые
страны установили жёсткий контроль за её
применением (для здоровья человека вредны даже
пары ртути из разбитых градусников). Ртутный
бум стал проходить, мировые цены снизились с
15 тыс. до 10 тыс. долларов за 1 т. В результате
многие рудники были закрыты, а на крупнейших
месторождениях мира — Никитовском (Украина),
Хайдарканском (Средняя Азия), Рио-Тинто (Испа-
(Испания) — производство резко сократилось.
БЛАГОРОДНЫЕ
МЕТАЛЛЫ
Эта группа объединяет несколько металлов, кото-
которые встречаются в природе в самородном виде.
Издревле человек знал о золоте и серебре. В конце
XVIII — начале XIX вв. он познакомился с плати-
платиной и родственными ей металлами — палладием,
родием, осмием, рутением и иридием. Эти металлы
имеют красивый внешний вид, не подвержены
атмосферным влияниям. Металлы платиновой
группы плавятся при очень высоких температурах,
т.е. тугоплавки. Золото и серебро хотя и не выдер-
выдерживают высоких температур, зато при остывании
не меняют своего внешнего вида. Именно за это
364
Полезные ископаемые
алхимики Средневековья назвали золото благород-
благородным металлом. Позднее это название закрепилось
за всей группой схожих по качествам металлов.
ЗОЛОТО
Ещё на заре каменного века охотники и пастухи
заметили в руслах пересохших ручьёв и на мор-
морских пляжах нетускнеющие жёлтые зёрна. Этот
металл благодаря своим удивительным свойст-
свойствам — мягкому жёлтому цвету, неокисляемости,
ковкости, пластичности и красоте, а также широ-
широкой распространённости — быстро и прочно вошёл
в жизнь человека.
Сначала золотые самородки служили украше-
украшениями и языческими амулетами. Позже, в же-
железном веке, золото начало выполнять роль денег.
В античное время много золота добывали в
Испании, Греции, Англии и Египте. По данным
древнеримского естествоиспытателя Плиния Стар-
Старшего и древнегреческого географа Страбона, еже-
ежегодно из речных песков Испании извлекали около
4—5 т золота. Больше всего металла шло на
изготовление монет. Первыми деньгами были
небольшие слитки золота, которые назывались так
же, как и вес частей того инструмента, на котором
они взвешивались: талант — чашка весов, ста-
тер — их коромысло. Золото ни с чем не спутаешь:
другого такого металла нет. Его трудно найти, но
зато легко сохранить — это сделало его главным
денежным материалом, признаком вечной цен-
ценности. В древности не требовались ни особые
знания, ни сложное производство, чтобы добыть
золото. Его добывали из речных песков, промы-
промывая их или просеивая на ветру. Обладающие
высокой плотностью A9,3 г/см3) крупицы золота
нетрудно отделить от лёгкого песка (плотность
2,2—2,7 г/см3). Этим промыслом могли занимать-
заниматься и несколько человек, и даже одиночки.
У золота вскоре обнаружился один недостаток:
его было слишком мало. Оно стало общепри-
общепризнанным символом богатства и власти, а потому
острейший дефицит этого «жёлтого» металла стал
одним из главных мотивов многочисленных войн
и экспедиций. В легендах и мифах предметы из
золота часто наделяли чудодейственными свойст-
свойствами. Вспомним, например, греческие мифы об
аргонавтах, изложенные в поэме Аполлония
Родосского «Аргонавтика». Греческие герои под
предводительством Ясона бесстрашно отправляют-
отправляются в плавание на корабле «Арго» в Колхиду
(Восточное Причерноморье) за золотым руном —
шкурой волшебного барана, которую охранял злой
дракон. Обладание руном должно было вернуть
роду Ясона власть и благоденствие.
Под знаком захвата несметных богатств и
золотых россыпей протекало в конце XV в. —
XVI в. завоевание Америки — конкиста (от исп.
conquista — «завоевание»). Самым ярким её
эпизодом было покорение империи ацтеков.
Ранним утром 4 марта 1519 г. 11 испанских
каравелл под командованием безрассудного игрока
серебром, медью, оловом, хромом, иридием, осмием и
палладием.
В 1883 г. ещё один англичанин, Роберт Гадфильд, за-
запатентовал своё изобретение — износостойкую мар-
марганцевую сталь, так называемую сталь Гадфильда,
идеальный материал для сейфов и важных деталей машин.
Таким образом, возникла потребность в большой группе
легирующих металлов. Стали интенсивно разрабатываться
вольфрам-молибденовые, хромитовые, никелевые и мар-
марганцевые месторождения.
А секрет дамасской стали был окончательно разгадан
только в середине XIX в. Прежде всего в составе
исходного слитка помимо железа должно быть до 1%
глинозёма (AI2O3), кремнезёма (S1O3) и углерода.
Уникален и способ закалки. Дамасские кузнецы охлаж-
охлаждали раскалённые изделия из индийской стали в струе
холодного воздуха. Для зтих целей в горном ущелье
вблизи Дамаска была построена специальная система
перегородок. Внутри складывались изделия, и холодный
северный ветер их обдувал. В результате возникала не-
необычная узорчатая поверхность стали, напоминающая
древние письмена, а сталь приобретала особо высокую
прочность и вязкость.
В России, Средней Азии и Иране за дамасской сталью
закрепилось название «булатная сталь» (от перс, «пу-
лад» — «сталь»). Ещё её называли «табан» и «хорасан».
Впервые в Европе булатная сталь, сходная с лучшими да-
дамасскими сталями, была получена мастером П.П. Ано-
Аносовым на уральском Златоустовском заводе в 1841 г.
МИНЕРАЛЬНЫЕ КРАСИТЕЛИ
Сохранившиеся до наших дней античные фрески и
декоративные предметы быта неизменно поражают яр-
яркостью и разнообразием красок. Секрет устойчивости
древних красок в том, что все они имели природную ми-
минеральную основу. Наиболее ценной из них была пурпур-
пурпурная краска: одежду из окрашенных ею тканей носили ис-
исключительно императоры. Главным компонентом этой кра-
краски был сульфид ртути (HgS); его древнеиндийское назва-
название — киноварь. В качестве добавок использовали обыкно-
обыкновенный мел и окислы железа. Синюю краску изготавлива-
изготавливали из минерала лазурита; зелёную — из малахита, жёл-
жёлтую — из смеси ярко-кирпично-красного свинцового сури-
сурика (РЬзОл) с лимонно-жёлтой висмутовой охрой
(В1гОз ' ЗНгО); белую — из самых разнообразных компо-
компонентов: мела, гипса, извести, белой глины, свинцовых
белил (РЬ(СОз)). Всё многообразие оттенков, тонов и по-
полутонов получали, смешивая в различной пропорции ос-
основные составные части минеральных красок.
и азартного искателя приключений Эрнана Корте-
Кортеса бросили якоря в Мексиканском заливе. Самая
жестокая страница конкисты началась с пора-
порабощения ацтеков, разграбления их столицы Теноч-
титлана и убийства императора Монтесумы.
Ацтеки — доверчивый, добрый, терпеливый и
трудолюбивый народ. Они создали отлично органи-
организованное и великолепно управляемое государство,
но на уровне каменного и бронзового веков. Их
империя была обречена на крах. Конкистадорам
нужно было только золото. Ювелирные шедевры
переплавлялись в слитки металла. В печь отправ-
365
Энциклопедия для детей
Лавка на золотом прииске, где оплата производилась золотом.
лялись изящные статуэтки ацтекских богов. С
открытием Америки в Европу хлынул поток золота
и серебра, которые добывались на богатых место-
месторождениях с помощью дешёвого рабского труда.
Христофор Колумб в своём письме с Ямайки в
1503 г. писал: «Золото — удивительная вещь! Кто
обладает им, тот господин всего, чего он захочет.
Золото может даже душам открыть дорогу в рай».
Золотая лихорадка поразила человечество ещё
на заре истории. Со временем она не только не
уменьшается, а резко усиливается. До 1500 г. н.э.,
т.е. за первые 5,5 тыс. лет существования
общества, в мире было добыто свыше 31 тыс. т
золота, а за последующие 470 лет — более
70 тыс. т. В настоящее время ежегодно добывают
1000—1500 т.
Золотые лихорадки XIX и XX вв. были похожи
на мировые эпидемии. Они охватили обширные
территории и получили собственные названия —
Калифорнийская, Аляскинская, Сибирская, Ама-
Амазонская.
В Калифорнии золото было обнаружено слу-
случайно в 1849 г. На ночь оставили открытым шлюз
мельницы и утром обнаружили на водосливе
самородки золота. Так началась золотая лихорад-
лихорадка, продолжавшаяся около 50 лет. Тысячи
старателей со всего Нового Света и из Европы
устремились на поиски счастья. Более 70% золота
получали, промывая речные россыпи, а остальные
30% извлекали из кварцевых жил.
Вторая американская золотая лихорадка охва-
охватила Аляску и Северо-Западную Канаду. Всю
Америку всколыхнула новость о находке в 1896 г.
золота на реке Клондайк. Так была открыта одна
из самых жестоких страниц в истории Северной
Америки. Массы обездоленных людей, авантюрис-
авантюристов, романтиков и мелких бизнесменов хлынули в
эти безлюдные суровые края. Клондайкская эпо-
эпопея осталась в памяти потомков ещё и потому, что
в рядах золотоискателей находился 20-летний
Джек Лондон. Он оставил нам необыкновенно
сильные и яркие картины быта золотоискателей.
Золотые прииски Клондайка останутся в памяти
поколений как место, где человек испытывался на
прочность, где выковывались его воля, стойкость,
Человек находит на берегу реки золотой самородок.
Каменный век.
366
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
человечность, чувство товарищества,
способность к самопожертвованию.
Золото, добываемое из россыпных
месторождений Аляски, быстро иссякло, крупных
коренных месторождений открыто не было, и этот
регион после бурных событий начала XX в.
потихоньку превратился в провинциальный мало-
малонаселённый штат рыбаков и охотников.
Сибирская золотая лихорадка началась в пер-
первой половине XIX в. Ей предшествовали огромные
и продолжительные усилия русских царей найти
собственное «домашнее» золото. Становление Рос-
Российского государства было немыслимо без укреп-
укрепления денежной системы. Попытки найти соб-
собственные источники получения золота с помощью
европейских специалистов предпринимались ещё
Иваном III в 1488 г. Поистине титанические
усилия в этом направлении предпринял Пётр I, и
они увенчались успехом. Несколько пудов первого
русского золота было добыто на Нерчинских
рудниках в Забайкалье в 1714—1721 гг. Из этого
золота изготовили монеты — червонцы; ими
награждали воинов в честь подписания Ништадт-
ского мира, которым завершилась Северная война.
Больше его ни на что не хватило.
Но золота, добываемого в Нерчинске, было
мало — всего десятки килограммов в год. Не
спасли положение даже Алтайские месторожде-
месторождения, где позже на Демидовских Змеиногорских
рудниках ежегодно получали 100—200 кг золота.
Собственно золоторудная промышленность России
стала развиваться лишь в середине XVIII в. на
Урале, на Березовском месторождении, где к концу
века добывалось 2,4 т чистого золота в год.
Удивляет тот факт, что мировая практика
старательского дела до сих пор обходила Россию
стороной. В Европе, Америке, Африке и Азии —
везде орды золотоискателей, пользуясь лопатой и
кайлом, промывали в лотках золотоносные пески.
В России россыпное золото долго не давалось в
руки. Возможно, одной из причин этого была
Один из способов добывания золота:
размывание золотосодержащей породы
струёй воды из шланга.
368
малочисленность ее населения, возможно — отсут-
отсутствие свободных ремесленников и традиций горно-
горнорудного производства.
Первые россыпи в России были открыты на
Урале горным инженером (штейгером) Л.И. Брус-
ницыным в 1814 г. в долине реки Пышма. К
1823 г. там действовало уже более 200 приисков и
на них получали около 2,5 т металла в год. Всё это
была только прелюдия. Подлинная золотая лихо-
лихорадка в России началась в 1830—1860 гг. и
охватила всю Сибирь. Началось быстрое продвиже-
продвижение поисковых отрядов на восток и северо-восток:
1830 г. — открыли золотые россыпи в Тобольской
РУССКИЙ ДЖЕК
В Западной Австралии едва ли найдётся геолог или
горный инженер, который не знал бы о человеке по
прозвищу Русский Джек. Предполагают, что его
настоящее имя — Иван Фредерике. Родился он около
1851 г. в Архангельске. В Западную Австралию,
впоследствии прославившуюся на весь мир богатейшими
месторождениями золота, алмазов, железа и бокситов,
Джек приехал в 1886 г. В эти бескрайние безводные земли
его, как и тысячи других старателей, привела жажда
золота.
Первоначально Русский Джек отправился в район Холс-
Крик с одноколёсной тачкой — обязательной спутницей за-
падноавстралийского старателя, загруженной скромной
поклажей. В пути он встретил двух истощённых старателей
и, несмотря на то что перед ним было ещё около 60 км
пути по безводной пустыне, погрузил их снаряжение на
свою тачку и помог им добраться до конечной цели.
Позднее Джек спас ещё одного старателя по имени
Холидей, которого свалила тифозная лихорадка. Джек
подобрал его близ Фицрой-Кроссинг (плато Кимберли) и
довёз на своей тачке в Холс-Крик.
Известно также, что однажды Джек спас жизнь своему
товарищу, сломавшему ногу. Джек донёс его до посёлка,
где никто долго не мог поверить, что он прошёл столь
длинный путь с таким тяжёлым грузом.
После нескольких лет старательской работы Русский
Джек обосновался в рудничном посёлке Пик-Хилл, где
одно время содержал трактир. Он славился своим
отменным аппетитом и страстью к крепким напиткам. Из-
за этого у него даже бывали столкновения с полицией. Его
неоднократно арестовывали и приковывали цепью к
толстому бревну, которое, казалось, невозможно было
сдвинуть с места. К нему могло быть приковано
одновременно 3—4 арестованных. А Русский Джек легко
поднимал это бревно и шёл с ним в ближайший трактир,
откуда через некоторое время возвращался на прежнее
место. О силе этого могучего человека свидетельствует
ещё один случай из его жизни: работая на овцеводческой
ферме, он однажды согнул о колено восьмигранный лом,
за что и был уволен.
Последние годы жизни Русский Джек провёл во Фри-
Фримантле (морской порт близ Перта — столицы Западной Ав-
Австралии). Он умер 17 апреля 1904 г., став легендой эпохи
западноавстрапийской золотой лихорадки благодаря своей
редкой силе, необычайной доброте, чувству товарищества,
столь ценимому в такие времена. Близ административного
здания округа Холс-Крик ему был поставлен памятник,
увековечивший память о нашем соотечественнике в месте,
отдалённом от России на многие тысячи километров.
Испанские конкистадоры переплавляют
золотые статуэтки ацтекских богов.
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Промывка золотоносного песка в лотке.
Промывальщик осторожно сливает воду и следит,
чтобы с ней уносились только лёгкие светлые песчинки,
а тяжёлые тёмные, содержащие золото (шлих),
оставались на дне лотка. Западный Саян (Южная Сибирь).
губернии и Красноярском округе; 1833—
1836 гг. — в Енисейской губернии; 1838 г. — на
притоках Верхней Тунгуски (так раньше назы-
называлось нижнее течение реки Ангары); 1843 г. — в
бассейне реки Лены.
Поначалу в Сибири, как и во всём мире,
большинство старателей не имели даже элементар-
элементарных знаний. Из заметок золотопромышленника
В.Д. Скрябина следует, что все известные россыпи
Восточной Сибири открыты купцами Мошаровым,
Ивановым, Шмаевым, Фамильцевым и др. Никто
из них не читал ни одной книги по горному делу,
за исключением горного устава.
В поисковые партии, состоящие из 8—13
человек, подбирались крепкие, выносливые муж-
мужчины. С первыми погожими весенними днями они
либо пешком, либо на лошадях отправлялись на
ЗОЛОТОНОСНЫЕ
РОССЫПИ ЛАПЛАНДИИ
Сурова и малолюдна Северная Скандинавия. Поэтому её
золотые россыпи стали осваиваться в числе последних в
Европе. Здесь сохранились остатки горняцких посёлков, обо-
оборудование и документы, характерные для подобного рода
предприятий — приисков, на которых в течение многих
столетий добывали золото в Западной Европе.
Финская ассоциация золотоискателей Лапландии (при-
(природной области на севере Скандинавии) на одном из быв-
бывших своих приисков организовала уникальный музей старате-
старателей — единственный музей подобного типа в Европе. Не-
Необычность музея не только в том, что здесь посетители по-
погружаются в быт и обстановку зпох золотых лихорадок, но и
в том, что каждый человек может попытать счастья лично,
промывая золотоносные пески реки Танкаваара. Официаль-
Официальное открытие музея состоялось в 1977 г. На его открытии и
на приуроченном к данному событию Мировом чемпионате
золотоискателей присутствовал президент Финляндии Урхо
Кекконен. Для посетителей музей начал работать с 1978 г.
В этом тихом, безлюдном таёжном уголке Скандинавии,
среди зелёных увалов которого разбросаны бесчисленные
болотистые низины и мелкие озёра, в XIX в. кипела бурная
жизнь. Впервые в Финляндии именно здесь, в устье
небольшой речки Кемийоки, в 1836 г. была обнаружена
золотая россыпь, а в 1868 г. найдено золото в песках другой
реки, Ивалойоки. К концу XIX в. в данном районе работало
уже крупное предприятие с численностью рабочих более
500 человек. В 1935 г. также в этом районе в россыпи реки
Леттойоки был обнаружен самый крупный в Финляндии
самородок весом 395 г. Однако больших месторождений
здесь так и не нашли, и золотой бум потихоньку прошёл. В
послевоенные годы старательские работы были практически
прекращены. Согласно официальной статистике, из
россыпей и частично из кварцевых жил Лапландии за все
годы было добыто немногим более 1 т золота.
Созданный музей является замечательным памятником
ушедших эпох, где всё сохранили так, как было раньше. И
землянки, где жили одиночки-старатели, и их нехитрый
скарб — сундучки, закоптившаяся на кострах посуда, прими-
примитивная печь для обогрева. Здесь можно увидеть, как рабо-
работали с разнообразными промывными лотками и гердами.
Сохранился и непременный атрибут быта финнов XIX в. —
курная (т.е. отапливаемая печью, не имеющая трубы) сауна.
В музее имеется богатая коллекция пород, руд, шлихов
(тяжёлых минералов, остающихся после промывки песка) и
золотого песка, некогда добывавшегося в этом заполярном
крае.
несколько месяцев в суровые таёжные края — в
царство вечной мерзлоты, комаров, болотистых
равнин и стремительных горных потоков. На
участках, где июньское солнце не успело растопить
верхний слой мёрзлой земли, раскладывали боль-
большие костры, благо кругом были таёжные дебри, и
после оттаивания копали шурфы — колодцы
глубиной несколько метров для того, чтобы
определить содержание золота в песках.
Стремясь найти богатую (десятки граммов
золота на 1 т песка) россыпь, старательские отряды
вели зимнюю шурфовку, часто бросали бедные
пески и устремлялись на новые территории в
поисках «золотого» счастья. Силы поисковиков
распылялись, а многие россыпи оставались непра-
неправильно оценёнными. На смену старателям-не-
старателям-непрофессионалам приходили крупные артели. Так
370
Полезные ископаемые
уж повелось на Руси, что большинство рабочих
сибирской золотопромышленности были ссыльно-
ссыльнопоселенцами, потому что труд этот был поистине
каторжным. В 1834 г. они составляли 82% всех
занятых на золотых приисках, в 1850—1854 гг. —
50,5%. Остальная часть приходилась на долю
крестьян центральных губерний России.
С открытием сибирского золота Россия быстро
обогнала все другие страны по его производству. В
1845 г. на её долю приходилось уже 47% мировой
добычи, а в 1841—1850 гг. — в среднем 39,3%.
Только после открытия россыпей Калифорнии и
Австралии удельный вес России в производстве
золота стал снижаться и составил в 1852—1860 гг.
9—13%, что соответствовало 200—290 т ежегодно.
Таким образом, освоение россыпных месторож-
месторождений позволяет быстро, но на недолгий срок
изменить экономическую ситуацию в мире. Корен-
Коренные месторождения были наиболее надёжным
источником золота в прошлом, остаются в настоя-
настоящем и совершенно определённо сохранятся в
будущем.
Если до 30-х гг. XX в. в США из коренных
месторождений получали 40—50% золота, а из
россыпей — 35—50%, то в 70—80 гг. доминирую-
доминирующая роль стала принадлежать коренным место-
месторождениям — 60%. При этом совсем исчезли в
США золотоносные россыпи.
В других странах происходит то же самое —
разработка россыпей сокращается. Их последними
«бастионами» остались Восточная Сибирь, некото-
некоторые районы верховья реки Амазонки и Гвианское
нагорье в Южной Америке, Индокитай, Южная и
Западная Африка, а также Австралия.
Природные скопления золота весом больше 1 г
называют самородками. Наиболее крупным
обычно дают имена и хранят в государственных
хранилищах и минералогических музеях. В Рос-
России такие коллекции стали собирать с 1825 г.,
когда по специальному указу Александра I было
велено все самородки весом несколько золотников
(золотник — 4,25 г), а с 1838 г. — больше фунта
D09,5 г) передавать в музей Петербургского
горного института. Эта коллекция явилась основой
созданного позже в Москве Алмазного фонда.
Самой знаменитой находкой можно назвать «Пли-
«Плиту Холтермана» — обломок кварцевой жилы весом
285 кг, найденный в Австралии в 1872 г. на
месторождении Хилл Энд (штат Новый Южный
Уэльс). Чистого золота в нём содержалось более
90 кг. В России в Алмазном фонде хранятся,
например, самородки «Большой Треугольник»
весом 36,02 кг, обнаруженный в 30-х гг. XX в. на
Южном Урале; найденный там же в 1835 г.
самородок «Заячьи Уши», весящий 3,34 кг и
действительно очень похожий на уши этого
зверька.
Вот уже 50 лет неизменным лидером золотодо-
золотодобычи является Южно-Африканская Республика
(месторождение Витватерсранд). Здесь из древней
гигантской россыпи, возникшей около 1,9 млрд
лет назад, получают от 25 до 50% добываемого в
мире золота. Она занимает площадь около
Золотой самородок весом в zo унций
(примерно 871 г), найденный на Западной Аляске.
«Плита Холтермана» — крупнейший в мире обломок
золотосодержащей кварцевой жилы
весом 285 кг, найденный в Австралии в 1872 г.
на месторождении Хилл Энд.
Чистого золота в нём содержалось более 90 кг.
371
Энциклопедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА,
Полезные ископаемые
СЕРЕБРА, ПЛАТИНЫ И АЛМАЗОВ
Порождения золота и серебра
Порождения платины
Порождения алмазов
Энциклопедия для детей
I
250 тыс. км2. За более чем столетнюю
историю её эксплуатации добыто более
45 тыс. т благородного металла. Все
остальные страны и даже целые континенты по
сравнению с этой россыпью — калифы на час. Они
вспыхивают ярким пламенем золотой лихорадки
на короткий исторический момент.
Золото — чуткий барометр международной
экономики. Его курс чётко фиксирует периоды
спадов и подъёмов экономического развития.
Колебания цены 1 г (чаще 1 тройской унции,
равной 31,1 г) золота отражают динамику развития
золотопромышленности. В 1973—1975 гг. 1 г
золота стоил 5—7 долларов, в 1979—1981 гг.
стоимость его поднялась до 28 долларов, в начале
90-х гг. он стоил около 13 долларов.
В настоящее время мир приближается к
очередному спаду в золотодобыче. Энергично
опустошаются легко доступные месторождения.
На повестке дня — проникновение в глубинные
части Земли. Разрабатывая богатые руды, золото-
золотодобытчики проникли до глубин 3500 м на
месторождении Колар в Индии и почти до 4000 м
на рудниках Витватерсранда в Южной Африке. Но
массовое освоение подземных богатств требует
огромных затрат и по силам только мощным
высокоразвитым государствам или гигантским
транснациональным компаниям. Они будут добы-
добывать золото и в будущем, ибо потребность в жёлтом
металле поистине безгранична.
Спрос на золото устойчиво превышает предло-
предложение. Львиная доля — 64% — используется на
производство ювелирных изделий; 14% поступает
в государственные резервы; 11% расходуется на
чеканку монет и выпуск памятных медалей; 6%
применяется в электронике; 3% — в стоматологии;
2% — в промышленно-технических целях.
СЕРЕБРО
Серебро — второй по значению драгоценный ме-
металл. В природе оно встречается и в самородном
состоянии, и в сплаве с золотом (электрум), и в
соединениях с серой. Этот белый блестящий ме-
металл, подобно золоту, обладает высокой пластич-
пластичностью, ковкостью, наивысшей среди металлов
электропроводностью. Химически малоактивен, в
присутствии сероводорода темнеет. Серебро обла-
обладает бактерицидными свойствами. Главное досто-
достоинство серебра в том, что в земных недрах его
намного больше, чем золота. Человек познакомил-
познакомился с серебром в бронзовом веке при разработке
медных месторождений. Оно почти в два раза легче
золота (плотность 9,3—12,0 г/см3). В россыпях его
мало, т.к. оно легко истирается при переносе в
водных потоках.
Основными источниками получения серебра
служат руды, образовавшиеся при извержениях
наземных и подводных вулканов, а также при
застывании гранитной магмы на глубине.
В ранние века античной эпохи (XI—XIII вв.
до н.э.) в Греции серебро ценили даже выше
золота. Но времена менялись, и по мере уве-
увеличения добычи меди и свинца росло производство
их верного спутника — серебра. Наиболее круп-
крупным горнорудным центром Средиземноморья в V
и IV вв. до н.э. были знаменитые Лаврийские
рудники в Греции, где свинцовые руды были
обогащены серебром. Здесь археологи обнаружили
следы около 2 тыс. древних шахт. В течение
нескольких столетий именно здесь получали
большую часть серебра и свинца. В конце IV -
середине I вв. до н.э. центр производства сместился
в Испанию и Карфаген. Серебро добывали из сотен
месторождений, которые образуют рудный пояс
Испании. Отрабатывалась только верхняя часть
месторождений, где скапливались рыхлые, легко
добываемые руды, богатые медью и самородным
серебром.
Позднее, в I в. до н.э. — V в. н.э, в горных
работах римские полководцы (в частности, Курций
Руф) широко использовали армию. За открытие
месторождений они удостаивались высоких наград
и почестей. Высоко ценились специалисты. В
особых школах готовились горные мастера и
руководители работ. Тем не менее основными
работниками на рудниках были рабы.
Очень быстро серебро прочно заняло господ-
господствующее положение в денежных системах миро-
мирового хозяйства. Все средние века прошли под
знаком неутомимых поисков и разработки место-
месторождений серебра.
В раннем средневековье (II—XIII вв.) появилось
много новых районов добычи серебра. Возникали
горняцкие города, где не только извлекали из недр
серебросодержащие руды, но и чеканили собствен-
собственные монеты.
В течение всего средневековья серебряным
сердцем Европы были Рудные горы (Чехия и
Германия), Гарц (Германия), Вогезы (Франция),
Тюрингенский Лес (Германия) и Богемский Лес
(Чехия). Именно здесь в 962—973 гг. было открыто
одно из богатейших европейских месторождений
серебра — Раммельсберг. История этого замеча-
замечательного открытия окутана ореолом легенды.
Согласно версии немецкого учёного Георгиуса
Агриколы, один дворянин привязал лошадь по
кличке Раммель к кусту на горном склоне. Лошадь
копытами била землю, и в разные стороны
разлетались куски породы, среди которых ока-
оказались и обломки серебросодержащих свинцовых
руд. Иначе эту историю рассказывает М.В. Ломо-
Ломоносов. В его повествовании не коня, а дворянина
звали Раммель. Во время охоты этот дворянин
привязал свою лошадь, а сам продолжил погоню
за дикими зверями. По возвращении Раммель
обнаружил куски руды, разрытые его нетерпе-
нетерпеливым конём. Как бы там ни было, гора оказалась
поистине насыщена рудными жилами, а заложен-
заложенные здесь рудник и город Раммельсберг и поныне
успешно живут горнорудным промыслом.
В XV—XVI вв. Рудные горы были главным
районом добычи серебра. Здесь бурно росли города
горняков и ремесленников с числом жителей
374
Полезные ископаемые
20—40 тыс. человек, менялся социальный состав
населения. Бывшие крестьяне и пастухи станови-
становились наёмными рабочими и ремесленниками; росло
число специалистов с техническим образованием.
Фридрих Энгельс назвал Германию той эпохи
«великой страной серебра». Наиболее процветаю-
процветающим был город Фрайберг — истинная столица
горного дела. Здесь создали одну из самых
престижных Горных академий мира и здесь же на
месторождении Шнееберг, расположенном при-
примерно в 40—45 км от Фрайберга, в 1477 г. на
руднике «Святой Георгий» был обнаружен самый
крупный из известных в мире самородок серебра
весом 20 т. Имеется красочное описание событий,
связанных с его открытием. Глыбу серебра
размером 1 • 1 • 2,2 м выволокли из горной
выработки, и на ней был устроен праздничный обед
для герцога Альбрехта. Затем глыба была рас-
расколота на части и взвешена. Взвесить её целиком в
то время было невозможно.
В средние века серебро было излюбленным
металлом для монетной чеканки у многих народов
мира. Тонкий, весь заполненный вязью арабских
надписей кружок дирхема на протяжении несколь-
нескольких столетий считался желанной монетой на
огромном пространстве от Ирландии до Индии,
выполняя роль самой настоящей валюты, которую
принимали и византийцы, и викинги, и степные
кочевники. Серебряный денарий также имел
хождение по всей Европе. Впоследствии ему на
смену пришли другие крупные по размеру серебря-
серебряные монеты — талеры и гроши. В Византийской
империи, раскинувшейся на половине средиземно-
средиземноморского побережья, предпочитали золотую моне-
монету, но не чурались и серебра: там чеканились
серебряные миллиарисии. Русь с X в. имела
собственную золотую и серебряную монетную
чеканку, и на самих монетах ставилось их
название — например, «Ярославле сребро», т.е.
«серебро князя Ярослава». Впоследствии на протя-
протяжении долгих столетий русские не выпускали
собственных золотых монет, обходясь серебря-
серебряными, носившими названия «полушка», «деньга»
и «копейка».
В эпоху средневековья по миру гуляло великое
множество типов серебряных монет, названия
которых в наше время можно отыскать лишь в
каком-нибудь историческом романе: «брактеаты»
и «тестоны», «реалы» и «макукины», «песо» и
«ефимки».
Открытие Америки привело к тому, что мощ-
мощный поток благородных металлов — сначала
золота, а затем серебра — хлынул в Европу.
Наиболее впечатляющим было открытие в 1544 г.
в Андах на высотах 4200—4800 м колоссальных
запасов серебряных руд в горной гряде Потоси. До
середины XVIII в. рудники Потоси давали около
половины мировой добычи серебра. Здесь имелся
свой монетный двор, выпускавший испанские
монеты — реалы и песо. Только один рудник на
самой богатой в мире горе Церро-Потоси дал с
1544 г. более 30 тыс. т серебра.
Настоящей сокровищницей являет-
является Мексика. На её долю приходится
треть всего добытого в 1521—1945 гг.
серебра — 205 тыс. т. Она и сейчас занимает
ведущее место, добывая ежегодно около 3 тыс. т.
Здесь, как в Боливии и Перу, древние вулканы
создали уникальную серебряную цепь месторож-
месторождений, протянувшуюся вдоль западного побе-
побережья. Она уже более 400 лет снабжает мир этим
благородным металлом.
Россия поздно вошла в сообщество стран —
производителей серебра. Вплоть до начала XVIII в.
потребности в этом металле удовлетворялись за
счёт ввоза из других стран. Рубли Петра I — это
чаще всего перечеканенные западноевропейские
талеры, которые поступали в Россию в качестве
пошлины за ввозимые товары. Первое собственное
серебро было добыто на Нерчинских рудниках в
Забайкалье в 1704 г. За первые 200 лет там было
извлечено 470 т серебра. Этого было явно
недостаточно даже для нужд монетного двора. Так,
с 1751 по 1756 г. ежегодно чеканились монеты из
40 т серебра, тогда как из отечественных рудников
поступало только 6—7 т.
Усиленные поиски наконец увенчались успе-
успехом. В середине XVIII в. дворянин Акинфий
Демидов направил экспедицию в Алтайские горы,
которая открыла свинцово-цинково-серебряные
(полиметаллические) месторождения. Среди них
Мужской туалетный набор.
Коралл, серебро, эмаль и зеркала.
Фирма Картье.
Париж. 1925 г. г -"■ '■ ■ •
375
Энциклопедия для детей
самые известные — Змеиногорское,
Риддерское, обнаруженное в 1786 г.
горным инженером Филиппом Рид-
дером, и Зыряновское, найденное слесарем Григо-
Григорием Зыряновым в 1794 г. До 1991 г. они были
крупнейшими в России и СССР. Ныне они
находятся на территории Казахстана. Многочис-
Многочисленные поисковые отряды позволили в короткий
срок открыть сотни месторождений и довести к
концу XIX в. ежегодную добычу серебра на Алтае
до 16 т. Но проблема самообеспечения всё же не
была решена. России всегда не хватало серебра.
Коренной перелом в серебряной индустрии наме-
наметился только в 60-х гг. XX в., когда освоили
многочисленные месторождения Дальнего Вос-
Востока.
С середины XX в. серебро перестало быть
металлом, из которого только чеканили монеты.
Возникновение и развитие таких отраслей про-
промышленности, как фотография, электротехника,
радиоэлектроника, привели к резкому увеличению
спроса на серебро и изъятию его из денежного
обращения. С 1959 по 1968 г. количество серебра,
ежегодно используемого на чеканку монет, сок-
сократилось с 2687 до 706 т, хотя в это же время
ежегодное его производство составляло 7—
8 тыс. т. Более 70% металла теперь расходуется в
промышленности. Из добытых в 1992 г. 18,3 тыс. т
почти треть E,8 тыс. т) серебра пошла на нужды
фотоиндустрии.
Соотношение цены золота и серебра на протя-
протяжении веков существенно менялось. Чем больше
добывали серебра, тем меньше становилось это
соотношение: от 1:10—1:15 в средние века до
1:38,5 в 1956—1960 гг. В настоящее время оно
составляет 1:30—1:35. Цена 1 г серебра сейчас
колеблется в пределах 0,3—0,4 доллара.
Ориентировочные подсчёты показали, что всего
извлечено из недр более 700 тыс. т этого
благородного металла. И в будущем в мире
устойчиво сохранится высокий спрос на серебро.
Уже сейчас наблюдается его нехватка, что сдержи-
сдерживает развитие новейших технологий. Представьте
себе, сколько нужно серебра, если только в
аккумуляторах погибшей в Атлантическом океане
американской подводной лодки «Трешер» было 3 т
этого металла!
ПЛАТИНА
Платина (от исп. platina — уменьшительное от
plata («серебро»)) и металлы платиновой группы
(палладий, родий, осмий, рутений и иридий) были
последними благородными металлами, освоенны-
освоенными человечеством.
Впервые платина была привезена в Европу
конкистадорами в XVII в. из Колумбии, где она
добывалась вместе с золотом из россыпей. Этот
серебряно-белый металл, такой же тяжёлый, как
и золото (плотность 21,5 г/см3), оказался более
твёрдым и внешне похожим на серебро. Он долго
не находил применения. Уникальные свойства
металлов платиновой группы — высокая огне-1
упорность, хорошая электропроводность, химиче-|
екая стойкость, способность поглощать газы, I
служить отличным катализатором и многие другие
— нашли применение значительно позже, уже в
XX в.
Платину сложно использовать, как золото и
серебро, для чеканки монет. Во-первых, это очень
редкий металл: до XX в. его главными производи-
производителями были Колумбия и Россия. Во-вторых,
платина внешне похожа на серебро, поэтому
следует бояться подделок, и по этой причине она
не годится для массового распространения.
В-третьих, она долгое время была неизвестна
населению большинства стран и вызывала подозре-
подозрения. В-четвёртых, чеканка монет из платины
обходится в 30—40 раз дороже, чем из золота. Тем
не менее такую попытку предприняла Россия. В
1819 г., через три года после открытия первых
россыпей на Урале, в добытом золотом песке
горный инженер В. Любарский обнаружил «новый
сибирский металл», названный сначала белым
золотом. В финансовых кругах России вспыхнула
надежда, что наконец-то с помощью этой находки
можно если не решить, то по крайней мере
ослабить постоянную нехватку благородных ме-
металлов для денежного обращения. И уже по
царскому указу 1828 г. началась чеканка платино-
платиновых рублей, которая продолжалась до 1846 г. К
этому времени было добыто 32 т платины. Из них
на изготовление монет потрачено около 15 т. Но по
отмеченным выше причинам дело было обречено
на провал. Рынок с подозрительностью отнёсся к
новой монете. Сразу же появилось много подделок,
и в 1845 г. платиновые рубли были изъяты из
обращения. Ещё долго в хранилищах Петербург-
Петербургского монетного двора находилось (по разным
данным) от 11,5 до 320 т металла в монетах и
слитках. Во второй половине XIX в. платина была
продана английской фирме «Джонсон, Маттэ
и Ко». В результате Великобритания стала монопо-
монополистом в производстве изделий из этого металла и
долго сохраняла лидерство на рынке платины.
В России интерес к новому металлу угас.
Уральские россыпи с большими перерывами
отрабатывались вплоть до полного истощения в
середине XX в. Новый интерес к платине появился
в 20—30-е гг. XX в. в связи с научно-технической
революцией, и с тех пор внимание к металлу не
ослабевает. Основными его источниками в течение
последних 50 лет являются три горнорудных
гиганта: Южная Африка (рудники Бушвельда, на
долю которых приходится 50% мировой добычи);
Канада (рудники Садбери) и Россия (Норильские
рудники). Вклад двух последних составляет при-
примерно 10—12% мирового производства.
В России главным поставщиком металлов
платиновой группы служит Норильская группа
месторождений (почти 90%), где в медно-ни-
келевых рудах содержатся высокие концентрации
этих металлов. Важная экономическая роль при-
принадлежит также платиновому поясу Урала (т.е.
376
Полезные ископаемые
1. Уздечка. Серебро, кожа, бирюза, железо,
позолота. Турция, Стамбул. Вторая половина
XVII в.
2. Налобник. Серебро, золото, драгоценные
камни, перламутр. Москва, мастерская Кремля.
Вторая половина XVII в.
3. Нагрудник. Золото, серебро, драгоценные
камни, кожа, эмаль, ткань. Турция. Вторая
половина XVII в.
4. Детская шпага.
Принадлежала царевичу
Петру Алексеевичу
(Петру I). Железо,
медь, оникс,
позолота. Германия.
Вторая половина
XVII в.
5. Булава. Серебро,
железо, горный хрусталь,
рубины, позолота, эмаль.
Начало XVII в.
6. Палаш. Принадлежал воеводе
Семёну Волынскому.
Дамасская сталь, золото,
изумруды, рубины, нефриты,
сапфиры. Иран. Первая
половина XVII в.
Конская упряжь и холодное оружие, изготовленные из различных металлов. Из собрания Оружейной палаты.
Энциклопедия для детей
цепочке месторождений), протягиваю-
протягивающемуся в меридиональном направ-
направлении более чем на 900 км. Здесь
расположены весьма перспективные (с возмож-
возможными запасами 1 тыс. т) платиноносные мас-
массивы — Нижнетагильский, Косьвинский, Светло-
борский и др.
Уникален и неповторимо красив Кондёрский
горнорудный комплекс, находящийся в недрах
Алданского нагорья. Как будто специально при-
природа спрятала этот первозданный оазис в дебрях
Приохотской тайги — в 200 км от побережья
Охотского моря, в гористых верховьях реки Мая.
Особенно прекрасны эти места во второй половине
короткого сибирского лета: сочные краски зелени,
спешащей получить долгожданное тепло, от-
оттеняются контрастными силуэтами хребтов, увен-
увенчанных небольшими светло-серыми шапками не-
нерастаявшего снега. Если всё это освещено косыми
лучами почти незаходящего солнца, то создаётся
поистине фантастическая картина. С высоты
птичьего полёта открывается панорама идеального
круглого хребта, разорванного только в одном
месте каньоном небольшой реки, вытекающей из
окружённой им котловины. Диаметр горного
кольца 7—8 км. Хребет возвышается над окру-
окружающей тайгой на 700 м (и на 1400 м над уровнем
моря).
Особенно впечатляют то изумрудно-зелёные
(местами до чёрно-зелёных), то красно-бурые
Докембрийские алевролиты
Ультраосновные породы
Платиновое месторождение Кондёр.
Алданское нагорье.
Платиновые россыпи
Разломы
склоны хребта и внутренних пологих гряд. Б
котловине породы разогреты теплом, поступаю-
поступающим из глубин Земли.
Кольцевой хребет Кондёр был обнаружен геоло-
геологом В.П. Кулешовым в 1936 г., но только в 1960 г.
экспедиция геологов во главе с А.А. Ельяновым и
Г.В. Андреевым сделала его первое описание. С тех
пор почти ежегодно летом сюда устремляются
исследователи недр. Своей загадочностью, непов-
неповторимым разнообразием пород, минералов и руд
Кондёр привлекает специалистов разного про-
профиля. В его «чаше» в поймах реки и впадающих в
неё ручейков (т.е. на участках речных долин,
затопляемых водой при разливе) располагаются
одни из богатейших в России платиново-золотые
россыпи. Содержание платины в них колеблется от
нескольких граммов до десятков граммов на 1 м3
песков и галечников. В центральной части котло-
котловины нередко встречаются самородки. Именно
здесь в 1993 г. старателями артели «Амур» добыт
самый крупный в XX в. и третий по величине в
мире самородок платины весом 3519 г.
Россия имеет все шансы уверенно сохранить
второе место в Мировом платиновом картеле —
объединении производителей металла — ив XXI в.
Мировое производство платиноидов в настоящее
время составляет 250—280 т, при этом на долю
собственно платины приходится около 50%.
Непосредственно после Второй мировой войны
спрос на платину был настолько высок, что она
стоила на 10—15% дороже золота, но ввод в
эксплуатацию новых месторождений в США,
Зимбабве и других странах насытил рынок. Кроме
того, общий спад промышленного производства в
мире, наметившийся в начале 90-х гг., и экономи-
экономический кризис в России (в 1991 г. Россия
экспортировала 34 т, а в 1993 г. — 14 т) привели
к застою в этой отрасли. Цены на платину
практически сравнялись с ценами на золото,
всё-таки превышая последние на 1—2% A2—15
долларов за 1 г).
К наиболее ценным платиновым металлам
относится родий, употребляемый для изготовле-
изготовления катализаторных сеток. Его цена в 2,5—3 раза
выше цены платины. К менее ценным элементам
этой группы относятся пока не нашедшие доста-
достаточно широкого применения рутений (в 10 раз
дешевле платины) и палладий (в 2—2,5 раза
дешевле платины).
В современной экономике металлы платиновой
группы используются для изготовления катали-
катализаторов E0%), в электронной промышленности,
автоделе и медицине B,5%), для производства
химической посуды и антикоррозийных покрытий
A5%). В современном ювелирном деле, где
используют пока только 10% добываемой плати-
платины, наметилась тенденция шире применять её при
изготовлении оправ для бриллиантов. Никакой
другой материал не способен так оттенить красоту
бриллиантов, как обладающая приятной ровной
окраской платина. При добавлении в платину
небольшого количества палладия получается
378
Полезные ископаемые
сплав, известный под названием «белое золото»,
который тоже охотно используют ювелиры. В
нашей стране и во всём мире спрос на наиболее
дорогие украшения из платины и бриллиантов
постоянно растёт.
РАДИОАКТИВНЫЕ
РУДЫ
До конца XIX в. люди не знали о существовании
радиоактивных элементов. И только благодаря от-
открытию французского физика Анри Беккереля
A896 г.) и дальнейшим разработкам супругов Кю-
Кюри стало известно о самопроизвольном превраще-
превращении неустойчивых атомных ядер некоторых эле-
элементов в ядра новых элементов, которое сопровож-
сопровождается испусканием особого типа лучей. Это явле-
явление было названо Марией Кюри радиоактивно-
радиоактивностью (от лат. radio — «испускаю» и activus —
«действенный») и явилось одним из величайших
открытий человечества, ставшим началом новой
эры в техническом прогрессе.
В природе довольно большая группа элементов,
включающая уран, торий, радий, радон, актиний
и протактиний, калий, кальций, ванадий, руби-
рубидий, цирконий и другие, обладает радиоактив-
радиоактивностью. В этих элементах со временем уменьша-
уменьшается число нераспавшихся активных ядер. При
этом уровень излучения, которое сопровождает
этот процесс, начинает приближаться к естествен-
естественному фону, безопасному для всего живого. Обычно
продолжительность жизни радиоактивных ядер
характеризует период полураспада — время, в
течение которого распадается примерно половина
всех атомов данного радиоактивного вещества.
Например, у радия он составляет 1600 лет.
Однако распад атомных ядер может происхо-
происходить не постепенно, а мгновенно, в результате так
называемой цепной реакции. Этот процесс сопро-
сопровождается выделением колоссального количества
энергии. Неуправляемая цепная реакция ведёт к
ядерному взрыву огромной силы и была использо-
использована при создании атомных бомб. Управляемая
цепная реакция применяется в ядерных реакторах
на атомных электростанциях. В меньших масш-
масштабах элементы, обладающие радиоактивностью,
стали применяться в медицине, контрольно-
измерительной аппаратуре. Спрос на ядерные
материалы с появлением атомной промышлен-
промышленности резко возрос. Однако в природных условиях
крупные месторождения образуют только два
радиоактивных элемента — уран и торий. Осталь-
Остальные элементы этой группы получают попутно при
переработке урановых и ториевых руд.
Торий добывают в незначительных количест-
количествах, составляющих всего сотни тонн в год. Его
извлекают из прибрежно-морских россыпей, обога-
обогащенных монацитом (минералом, содержащим
торий), и руд редкоземельных месторождений.
Используется торий главным образом в качестве
катализатора (ускорителя реакций) в электроваку-
электровакуумной и высокоогнеупорной технике.
Необходимое для экспериментальных
работ и медицинской аппаратуры ко-
количество радия получают из руд урановых место-
месторождений.
До 1941 г. в мире практически не существовало
урановой горнодобывающей промышленности. Од-
Однако драматические события августа 1945 г. резко
изменили ситуацию. Американцы сбросили пер-
первые атомные бомбы на японские города Хиросима
и Нагасаки. Весь мир был потрясён этим бесчело-
Взрыв атомной бомбы над Хиросимой.
379
Энциклопедия для детей
КАРТА КРУПНЕЙШИХ
КРУПНЕЙШИЕ РУДНЫЕ
РАЙОНЫ МИРА
1. Центрально-Европейский
2. Уральский
3. Скандинавский
За. Кольско-Карельский
4. Ирландско-Великобританский
5. Иберийский
6. Восточно-Европейский
7. Центрально-Казахстанский
8. Таймырский
9. Алданский
10. Южно-Африканский
11. Западно-Африканский
12. Восточно-Африканский
13. Южно-Индостанский
14. Северо-Индостанский
15. Центрально-Китайский
16. Западно-Австралийский
17. Северо-Австралийский
18. Центрально-Австралийский
19. Аляскинский
20. Атабаска
21. район озера Верхнего
22. Лабрадорский
23. район Скалистых гор
24. Миссисипский
25. Аппалачский
26. Карибский
27. Гвианский
28. Восточно-Бразильский
Полезные ископаемые
РУДНЫХ РАЙОНОВ МИРА
1АГАРНЫЕ МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИЕ (РУДНЫЕ) ПОЯСА
- Jnniio-Тихоокеанский
— )л#1о-Тихоокеанский
—[диземноморско-Азиатский
Энциклопедия для детей
I
МОГИЛЬНИКИ
ДЛЯ РАДИОАКТИВНЫХ
отходов
На заре атомной революции в середине XX в. мир
охватила энергетическая эйфория. Казалось, что
человечество на пороге экономического чуда, возмож-
возможно благодаря новым неиссякаемым источникам энергии.
Прошло всего полвека с тех пор, а человечество уже
в полной мере пожинает трагические плоды своего преж-
прежнего излишнего прожектёрства. Образуются десятки и
сотни тысяч тонн жидких и твёрдых радиоактивных отхо-
отходов. Что делать с этими не просто ненужными, а крайне
опасными для природы и человека материалами?
Положение осложнялось ещё и тем, что почти все
атомные проекты в мире осуществлялись в обстановке
большой секретности, без участия геологов. И только ког-
когда в 80-е гг. разразилась экологическая катастрофа, эти
работы рассекретили и привлекли различных специалис-
специалистов для решения проблемы захоронения накопившегося
«Монблана» опасных материалов. На заре атомного века
руководители ядерных производств весьма примитивно
разделывались с отходами. Жидкие сливали в небольшие
озёра, моря. Твёрдые отходы, заключённые в особых кон-
[ тейнерах, помещали в специально созданные подземные
,галереи в скальных породах. Спустя всего 5—10 лет места
, подобных захоронений на обширных пространствах нашей
планеты оказывались опасно заражены радиоактивными
веществами. Дело в том, что хранилища, построенные без
учёта геологического строения конкретных территорий,
оказались неспособными надёжно изолировать отходы от
окружающей среды. Постоянно выделяющаяся в результа-
результате ядерного распада тепловая энергия нагревает содер-
содержащиеся в недрах воды, разрушает и частично растворяет
• многие минералы.
Сильнорадиоактивные отходы (отработанные стержни
' атомных реакторов и др.) во многих странах стали поме-
помещать в специальные контейнеры. Возникли трудноразреши-
трудноразрешимые проблемы со складированием контейнеров. Для этих
целей созданы специальные центры, куда свозятся особо
опасные материалы. В нашей стране построены два таких
крупных комбината: около Челябинска и Иркутска. О мас-
масштабах надвигающейся катастрофы можно судить по та-
таким данным; ежегодно только при эксплуатации подвод-
подводных лодок в Российском Военно-Морском флоте образует-
■ ся до 20 тыс. м 3 жидких и до 7 тыс. г твёрдых радиоактив-
радиоактивных отходов. Кроме того, отработавшие свой срок 93 под-
подводных атомохода ждут своей очереди на утилизацию
(т.е. переработку и обезвреживание). На большинстве
атомных электростанций мира сложилась парадоксальная
ситуация. Построенные в 60—70-е гг., они выработали
свой ресурс и в настоящее время нуждаются в замене
«сердца» станции — реакторов. Это очень дорогостоящая
и технически плохо отработанная операция. Поэтому на
российских станциях, в частности Ноаоронежской, Ленин-
Ленинградской и др., многие энергоблоки ждут замены. А пока
круглосуточно, как «живые» объекты, они обслуживаются
техническими специалистами. Нужно иметь в виду, что
демонтаж отработанных блоков станций по финансовым
затратам соизмерим с их строительством.
В настоящее время стало вполне очевидным, что толь-
только в недрах земли можно надёжно захоронить сотни ты-
тысяч, а в будущем и миллионы тонн опасных отходов. Эту
сложнейшую в истории человечества проблему нужно ре-
решать совместно, привлекая весь интеллектуальный потен-
потенциал мирового сообщества стран, поскольку назревающая
экологическая катастрофа носит глобальный характер.
382
вечным актом. Последствия этой страшной ката-
катастрофы сказываются и поныне.
Все страны лихорадочно ускорили поиск место-
месторождений радиоактивных руд. Тысячи геологов
устремились в полевые экспедиции, которые
протекали в обстановке строжайшей секретности:
руководство ими осуществлялось оборонными
ведомствами. За короткий срок были открыты
крупные месторождения в Европе, Средней Азии,
на Кавказе, в Сибири, Африке, Южной и Северной
Америке, Австралии.
Одновременно с «воинской службой» атом
осваивает мирные профессии. В начале 60-х гг.
возникла ядерная энергетика, роль которой не-
неуклонно росла вплоть до середины 80-х гг., когда
в мире действовало уже 417 атомных электро-
электростанций. Во Франции, обладающей богатыми
месторождениями, получают до 70% электро-
электроэнергии; в США — 18%; России — 7—8%. Только
для поддержания современного уровня атомной
энергетики необходимо ежегодно производить
40—50 тыс. т урана. В 1976—1979 гг., во время
мирового нефтяного кризиса, цены на урановое
сырьё резко возросли и достигли 100—115 дол-
долларов за 1 кг. Многие компании в ожидании
дальнейшего роста цен в больших количествах
складировали это сырьё. Однако события, проис-
происшедшие в мире во второй половине 80-х гг.,
коренным образом повлияли на репутацию атом-
атомной энергетики. Весной 1986 г. произошли
грандиозная катастрофа на Чернобыльской атом-
атомной электростанции и несколько аварий на других
станциях мира. Поднялась волна общественного
протеста против развития этой отрасли, и даже
появились требования её свёртывания.
Второй причиной спада интереса к урановым
месторождениям явилось перенасыщение атомным
сырьём вооружённых сил. Накопление ракетно-
ядерных зарядов и стратегических запасов пере-
перешло критический уровень. Участились аварийна
атомных подводных лодках, возникла проблема
захоронения радиоактивных отходов, изменилась
военная политика ведущих промышленных дер-
держав мира.
Наступил кризис атомной энергетики и атом-
атомных вооружений. В конце 80-х — начале 90-х гг.
закрываются рудники в Канаде, США, ЮАР и
других странах или сокращается добыча урановых
руд на действующих предприятиях. Особенно
болезненно этот процесс протекает в странах
бывшего СССР, где без работы осталось много
квалифицированных специалистов. По оценке
зарубежных экспертов, Россия из своих резервов
может снабжать все ядерные реакторы развитых
стран в течение трёх лет. Это примерно 150 тыс. т
коммерческого сырья, которое начало поступать на
продажу. Часть стратегического запаса урана
выбросили на рынок и США. Началась борьба за
выживание мировой урановой горнодобывающей
отрасли. Ряд стран ввёл жёсткие ограничения на
ввоз этого сырья. Уран стал продаваться фактичес-
фактически по бросовым ценам — 7—10 долларов за фунт
B0—30 долларов за 1 кг).
Полезные ископаемые
I
Видимо, подобная ситуация сохранится до
конца XX в., когда будут исчерпаны стратегиче-
стратегические запасы, демонтированы заряды боевых ракет
и пройдёт шок в общественном сознании после
чернобыльской катастрофы. Серьёзной замены
атомной энергии нет. Несомненно, спрос на
урановое сырьё вновь возрастёт, и в XXI в. отряды
геологов отправятся на поиски новых место-
месторождений.
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ
В эту группу входят химические элементы лан-
лантаноиды (лантан, церий, празеодим, неодим, про-
прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, ту-
тулий, иттербий, лютеций) и близкий к ним по
свойствам иттрий.
Известны эти химически активные, серебристо-
белые, тускнеющие на воздухе металлы были ещё
в XIX в. Но тогда им не нашлось применения.
Названы они так были за свойство образовывать
нерастворимые оксиды, которые назывались «зем-
«земли», а также за то, что с трудом определялись в
химических лабораториях и мало отличались друг
от друга. Именно поэтому создавалось впечат-
впечатление, что они исключительно редки в земной
коре. Несмотря на название, в земной коре имеется
относительное изобилие этих элементов. Их боль-
больше, чем таких известных металлов, как цинк,
медь, свинец, никель и кобальт. Иттербия в
породах содержится в 2 раза больше, чем урана или
олова, и в 20 раз больше, чем сурьмы. Тем не менее
почти до середины XX в. никто серьёзно не
помышлял налаживать поиски и добычу данной
группы элементов, тесно связанных между собой
близкими химическими свойствами.
В 30-х гг. XX в. обнаружили, что добавки
многих редкоземельных элементов улучшают
свойства стали. После Второй мировой войны их
начали применять в специальных сплавах (сплавы
кобальта с церием исключительно жаропрочны,
поэтому их используют в реактивных
двигателях) для изготовления особых
сортов стёкол с уникальными свойст-
свойствами, например для кинескопов цветных телеви-
телевизоров, для очков типа «хамелеон» с меняющейся в
зависимости от освещения окраской. Кристаллы
соединений редкоземельных элементов употребля-
употребляют в роли лазеров и квантовых усилителей;
изотопы тулия, европия и церия — как источники
излучения. К этому списку можно добавить
регулирующие стержни из гадолиния, самария,
европия в атомных реакторах. Начиная с 50-х гг.
возникла потребность в большом количестве этих
металлов, и добыча нового вида полезных иско-
ископаемых — руд редкоземельных металлов — была
поставлена на промышленную основу.
Возник огромный спрос на эти элементы в
небольшой группе промышленно развитых
стран — в первую очередь в США, Японии и в
меньшей степени в Германии, Англии и Франции.
Львиная доля добываемых в настоящее время
редкоземельных элементов (до 80%) используется
в нефтяной, керамической, стекольной промыш-
промышленности и в металлургии. Рост затрат на их
получение можно увидеть на примере керамиче-
керамической промышленности. Если в 1980 г. в мире было
затрачено на данные цели 3 млрд долларов, то в
1990 г. — 15 млрд. В 1995 г. предполагается
довести финансирование до 30 млрд, а в 2000 г. —
до 53 млрд долларов.
Современный спрос на редкоземельные элемен-
элементы в основном удовлетворяют два гигантских
месторождения — Маунтин Пасс в США и Бейян
Обо в Китае, обеспечивающие до 60% потребляемо-
потребляемого сырья. Остальная часть поступает из несколь-
нескольких очень крупных прибрежных морских россы-
россыпей Западной Австралии (Энеабба, Капел, Хор-
шам), Южной Индии (Траванкор), Южной Амери-
Америки (Бразилия, Эспириту-Санту), Южной Африки
(Ричарде Бей).
В России небольшой спрос на эти элементы пока
обеспечивают два месторождения Кольского по-
полуострова — Ковдорское и Хибинское. В XXI в. их,
несомненно, потребуется больше.
ЦВЕТНЫЕ КАМНИ
В природе существует большое семейство
полезных минералов и горных пород, которые
не используют для получения металлов и в
качестве топлива.
Среди них можно найти поистине замеча-
замечательные творения природы. Прежде всего это
драгоценные камни, т.е. прозрачные минералы
(алмаз, изумруд, аквамарин, александрит, рубин,
сапфир, шпинель, топаз, аметист и др.), а также
красиво окрашенные непрозрачные минералы или
горные породы — полудрагоценные и поделочные
камни (агат, яшма, родонит, малахит, лазурит,
нефрит, жадеит, чароит, янтарь и др.).
Ценились они во все времена и у всех народов.
Их поиск и добыча не претерпели существенных
изменений за прошедшие тысячелетия. Как и
раньше, это преимущественно тяжёлый ручной
труд. В Бразилии до 90% камней добывают
старатели-одиночки — «гаримпейрос». На ос-
островах Мадагаскар и Шри-Ланка работают мелкие
артели старателей. Только в некоторых странах на
крупных месторождениях применяется горная
техника, но в весьма ограниченных масштабах.
Цветные камни редко встречаются в природе.
Поиск их — исключительно сложное дело с низкой
вероятностью успеха.
383
Энциклопедия для детей
КОЛЛЕКЦИОННЫЕ
МИНЕРАЛЫ
Мир камней тесно связан с жизнью человеке с самых
ранних ступеней становления цивилизации. В
основном они использовались в чисто утилитарных
целях — для изготовления оружия, предметов быта и
жилищ. Однако редкие, уникальные намни были для
древнего обитателя нашей планеты источниками и этало-
эталонами красоты — материализованной природной
гармонии. Они служили амулетами, оберегающими его
от злых духов, предметами культового поклонения. По
мере развития общества и горного дела рудокопы всё
чаще стали обращать внимание на красоту минералов.
Постепенно они становятся самостоятельным товаром,
обладающим особой материальной ценностью,
существенно отличающейся от стоимости слегающего их
минерального сырья.
КОКАИН И ИЗУМРУДЫ:
ПОД КОНТРОЛЕМ МАФИИ
Несмотря на то что есть много мелких месторожде-
месторождений изумрудов в Европе, на Урале, в Бразилии, на
Мадагаскаре, в Пакистане, США и в Афганистане, всё-
таки основная масса этих замечательных камней
поступает из Колумбии и Замбии. Уникальные колумбий-
колумбийские изумруды известны со времён испанских конкиста-
конкистадоров. В настоящее время добыча ведётся на рудниках
Якопи, Чивор и Музо в Восточной Кордильере (горный
хребет Центральных Анд) одной из частных компаний.
Весь район контролирует вооружённая охрана, и
проникнуть туда без разрешения руководителей ком-
компании невозможно. Операции изумрудной и кокаиновой
мафии здесь тесно переплелись. Большая часть
качественных изумрудов поступает на чёрный рынок и к
уличным торговцам. На улицах столицы Колумбии Боготы
можно относительно дёшево купить в россыпи мелкие
кристаллы или обломки изумрудов, но есть риск
приобрести и ничего не стоящие окрашенные стёкла.
Во второй половине 70-х гг. XX столетия колумбийского
изумрудного гиганта (90% мировой добычи) стала
теснить Замбия, поставляющая качественные самоцветы
с месторождения Мину. По оценке экспертов, только
10% добываемых в обеих странах камней продаётся на
рынке официально, а остальная часть сбывается контра-
контрабандным путём.
АЛМАЗ
Алмаз (от греч. «адамас» — «несокрушимый») —
самый твёрдый в природе минерал, состоящий из
углерода с очень плотной упаковкой атомов и в
связи с этим обладающий высокой плотностью
C,51 г/см3). Общепринятой мерой оценки массы
алмаза являются караты A карат = 0,2 г).
Этот камень лидирует среди всех известных
драгоценных камней по силе «игры света»,
которая проявляется в ярких, красочных — от
голубого до огненно-красного — световых бликах,
возникающих при освещении камня.
Но истинная красота алмаза открылась челове-
человеку не сразу, ведь долгое время — вплоть до
XV в. — считали, что обрабатывать алмаз нельзя
из-за его высокой твёрдости. Сырой (только что
добытый) алмаз, как известно, имеет очень
невзрачный вид. Индийские камнерезы сводили
всю обработку камня к снятию поверхностной
смолоподобной корки и полировке естественных
граней камня алмазным порошком. Поэтому не
удивительно, что персы в XIII в. считали более
дорогими камнями, чем алмаз, жемчуг, рубин,
изумруд и даже хризолит. В средние века он также
ценился ниже изумруда и рубина.
И только в XVII в. гранильщики изобрели
специальную огранку алмаза — бриллиантовую,
которая максимально подчёркивает его досто-
достоинства. Так открылась человечеству ослепитель-
ослепительная красота этого камня.
Алмазы используют в ювелирном деле, причём
ценятся только бесцветные камни без оттенка, за
исключением голубого, и без изъянов — так
называемые алмазы «чистой воды». На ювелирные
цели идёт не более 10—15% добытых камней.
Цены на ювелирные алмазы колеблются в за-
зависимости от качества и размеров камней — от
нескольких десятков до нескольких сотен дол-
долларов за 1 карат; стоимость наиболее качественных
образцов достигает 2000 долларов за 1 карат.
Основная масса алмазов используется в тех-
технике. Из них изготавливаются абразивы (материа-
(материалы для полировки и шлифовки твёрдых веществ),
буры для проходки глубоких скважин в твёрдых
породах, резцы для обработки металлов, гравёр-
гравёрные иглы и т.д. Технические алмазы продаются по
3—4 доллара за 1 карат.
Алмаз известен уже около 5 тыс. лет. Историки
предполагают, что впервые он был обнаружен в
Индии в речных россыпях вместе с другими
цветными камнями (топазами, рубинами, сапфи-
сапфирами и др.) и золотом. Ему издавна приписывают
магические свойства, а наиболее крупные зна-
знаменитые кристаллы и изделия из них окутаны
ореолом мистических легенд.
В Европе алмаз стал известен в античную эпоху.
Сюда он был завезён, вероятнее всего, из Индии.
384
Бразильские старатели — гаримпейрос — перекапывают
и промывают горы песка в поисках изумрудов.
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Имитации самых знаменитых алмазов мира.
В Британском национальном музее имеется древ-
древнегреческая (V в. до н.э.) бронзовая статуэтка, у
которой глаза сделаны из двух необработанных
алмазов. Индии на протяжении многих веков
принадлежала монополия на поставку этого не-
необыкновенного камня. Именно здесь найдены
такие знаменитые алмазы, как «Кох-и-Нор»,
«Питт», или «Регент», «Орлов», «Санси», «Шах»
и др.
В начале XVIII в. индийские копи были уже
сильно истощены. А когда впервые в Бразилии, в
штате Гояс, крестьянин Ф. Машадо да Силва в
1714 г. нашёл алмаз, началась первая алмазная
лихорадка. Возник городок промывальщиков Диа-
мантино, вокруг которого тысячи гаримпейрос
(старателей) перекапывали и промывали горы
песка и галечника в поисках сверкающих волшеб-
Корзина с ландышами из нефрита, жемчуга, золота,
с использованием алмазов. Фаберже.
ными лучами камешков и песчинок. Индия
перестала быть единственным поставщиком ал-
алмазов на мировой рынок.
В Бразилии сегодня более полумиллиона чело-
человек ежегодно добывают алмазы общим весом около
400 тыс. каратов, или около 80 кг. Среди
бразильских алмазов довольно мало крупных,
хорошо известны лишь такие знаменитые, как
«Гояс» F00 каратов, найден в 1906 г.), «Президент
Варгас» G26,6 каратов, 1938 г.).
Вслед за Бразильской лихорадкой по континен-
континентам мира прокатилась волна открытий алма-
алмазоносных россыпей в России, Австралии и Южной
Африке, месторождения которой отличаются
очень крупными камнями.
В России первый алмаз был найден на Урале в
1829 г. Павлом Поповым, 14-летним промываль-
промывальщиком Крестовоздвиженского золотого прииска.
Несколько позже в Горноблагодатском округе,
недалеко от города Нижний Тагил, были об-
обнаружены речные россыпи с небольшим ко-
количеством мелких алмазов. Однако, несмотря на
не прекращающиеся 150 лет поиски, значитель-
значительных россыпей алмазов в нашей стране не было
обнаружено.
Волна алмазных лихорадок завершилась наход-
находкой в начале 1867 г. в Южной Африке на реке
Оранжевой белой гальки, которая оказалась
прекрасным алмазом весом 21 карат. В марте
1869 г. на ферме Зендфонтейн (также на реке
Оранжевой) мальчик-пастух нашёл камень массой
83,5 карата A6,7 г), названный позже «Звездой
Южной Африки», или «Дадли». Богатые россыпи,
обнаруженные здесь вскоре, были единственными
источниками получения алмазов. В октябре
1890 г. мир ожидало сенсационное открытие
нового типа месторождений — кимберлитповых
трубок — также в Южной Африке, вблизи посёлка
Кимберли. Такая «трубка» обычно представляет
собой почти вертикальный конус, расширяющий-
расширяющийся вверху до нескольких сот метров и сужающийся
на глубине. Его слагают раздробленные породы,
образовавшиеся в результате прорыва из недр
Земли магматического расплава, содержащего
кристаллы алмаза. При застывании такой магмы
образуется тёмно-зелёная порода, которая по
имени посёлка, где впервые было встречено
трубообразное тело, названа кимберлитом. Ал-
Алмазоносные породы под воздействием горячих
растворов и газов изменяются и приобретают
голубоватый оттенок. На поверхности кимберлит
превращается в рыхлую буровато-жёлтую массу,
так называемую «жёлтую землю», которая со-
содержит алмазы и довольно легко подвергается
разработке и обогащению.
Алмазные трубки открыли новые возможности
для горнорудного производства. К концу первого
десятилетия XX в. в Африке были выявлены сотни
месторождений. Позднее, в 1940 г., канадским
геологом Д.Т. Вильямсом в Танзании была
обнаружена крупнейшая и богатейшая трубка
Мвадуи. Её размер — 1625 • 1070 м. Из
386
Полезные ископаемые
кимберлитов, буровато-жёлтой коры выветри-
выветривания и многочисленных россыпей, образовав-
образовавшихся в окрестностях трубки, в 70-х гг. XX в.
ежегодно добывалось около 1 млн каратов, что
составляло 1% мирового производства алмазов
того времени. В 1947 г. здесь был обнаружен
уникальный розовый алмаз чистой воды массой
54,5 каратата. Он был подарен Д.Т. Вильямсом
королеве Англии Елизавете II по случаю её
бракосочетания. Алмаз огранили и украсили им
брошь, изготовленную в виде цветка. Лепестки
усыпали мелкими алмазами из этой же ким-
берлитовой трубки Мвадуи.
Прорыв России в число алмазодобывающих
стран произошёл в 50—60 гг. XX в. и связан с
открытием якутских месторождений. Первый
алмаз в Сибири был найден С.Н. Соколовым в
1948 г. в бассейне реки Вилюй. В 1954 г.
минералог Л.А. Попугаева и рабочий Ф.А. Балкин
обнаружили кимберлитовую трубку «Зарница». За
40 лет, прошедших после этого, в Якутии открыты
ещё десятки месторождений. Россия стала одной
из ведущих стран по добыче волшебного камня. В
Алмазном фонде нашей страны хранятся и
якутские именные алмазы «XXVI съезд» C32 ка-
карата), «Звезда Якутии» B32 карата) и др.
В 70-х гг. XX в. на одно из ведущих мест по
добыче алмазов выдвигается Австралия, где было
сделано необыкновенное открытие. Здесь были
обнаружены алмазоносные трубки, сложенные не
кимберлитами, а родственными им породами —
лампроитами.
Наиболее богатая трубка Аргайл была открыта
в конце 1979 г. В настоящее время только из этого
месторождения ежегодно извлекают 25 млн ка-
каратов. Австралия уверенно заняла второе место по
добыче алмазов после ЮАР на мировом сырьевом
рынке, устойчиво получая каждый год 30—40 млн
каратов.
Но спрос на алмазы настолько велик, что
ведущие горнорудные компании и государствен-
государственные предприятия мира продолжают поиск новых
месторождений. Россия существенно увеличила
свой алмазный потенциал благодаря открытию на
побережье Белого моря новой провинции. Есть
сведения о находках алмазов в Приморье. Несколь-
Несколько десятков кимберлитовых трубок с промыш-
промышленными алмазами в ближайшие годы ещё больше
упрочат наше положение в Международном ал-
алмазном синдикате, захватившем монополию по
сбыту природных алмазов, добываемых во многих
странах мира (ЮАР, Намибия, Заир и др.).
Последняя сенсация в этой отрасли связана с
открытием крупных месторождений алмазов в
провинции Британская Колумбия — известном
золоторудном районе Канады. Нет никаких сом-
сомнений, что уже в начале следующего столетия на
мировой рынок хлынет новый поток алмазов —
канадский.
В мире неуклонно растёт добыча алмазов — от
нескольких десятков миллионов каратов в 50—
60-х гг. XX в. до более 100 млн каратов в 1990 г.
Разрез кимберлитовой трубки.
БЕРЕГИТЕ КАМЕННОЕ ЧУДО!
I 1енить и любить камень может любой человек, но понять
Цвсю глубину и неповторимость каждого каменного
творения природы способен только истинный коллекционер,
подготовивший себя к проникновению в этот загадочный и
волшебный мир. Не случайно среди коллекционеров
редких минералов поэт И.В. Гёте, многие русские аристо-
аристократы — В.А. Голицын, А.Г. Строганов, А.К. Разумовский,
Н.П. Румянцев и др. Музейные минеральные коллекции —
это остановившееся мгновение быстротекущей жизни.
Многими уникальными сказочными каменными находками
можно сейчас полюбоваться только в музеях или частных
собраниях. Никогда уже человек не встретит в природе
чудесных бархатистых с бисерными узорами малахитов
Гумешевского месторождения (Средний Урал). Исчезли
удивительные розовые топазы, которые находили в
прошлом на уральской речке Санарке. Почти не встреча-
встречаются прекрасные кристаллы азуритов, элитов и атакамитов
Джезказганского медного месторождения в Казахстане.
Подобная участь уготована всякому минералу.
Месторождения истощаются, и только как воспоминание о
них остаются неповторимые, божественные, созданные
природой произведения каменного искусства.
Новые месторождения и новые находки минералов не
могут повторить уже известные. Они прекрасны, но их кра-
красота иная.
387
Энциклопедия для детей
Одно из древнейших месторождений малахита в пустыне Негев (на территории
современной Палестины). IV тыс. до н.э.
Добыча и измельчение малахита для производства меди. -.гЪ-И1
Но алмазный потенциал Земли
далеко не исчерпан. Учёные счи-
считают, что, например, в России
вполне возможны открытия мес-
месторождений в Подмосковье, Яро-
Ярославской и Тульской областях.
МАЛАХИТ
Подавляющее большинство цвет-
цветных камней не образует собствен-
собственных месторождений, их добыва-
добывают попутно при разработке дру-
других видов полезных ископаемых.
Интересна в этом отношении ис-
история взлёта и падения добычи
малахита и бирюзы.
Малахит — очень красивый
поделочный камень. Своё наз-
название он получил от греческого
слова «малахэ» — «мальва»,
потому что цвет малахита похож
на цвет листьев этого растения. В
лучших образцах малахит имеет
шелковисто-нежную зелёную ок-
окраску и необыкновенное разно-
разнообразие узоров — от спокойных
ленточных до концентрических и
лучисто-звёздчатых. Он сопутст-
сопутствует месторождениям меди, ко-
которые волей геологической судь-
судьбы были выведены на поверх-
поверхность нашей планеты.
Малахит образуется при рас-
растворении медных руд и отложе-
отложении растворённых соединений
меди в трещинах и пустотах
горных пород. В XIX в., когда
только зарождалась крупная мед-
меднорудная промышленность, на
каждом открываемом месторож-
месторождении обнаруживали много ма-
малахита.
Настоящий малахитовый бум
начался в XIX в. при освоении
медных месторождений Урала.
Этот минерал широким потоком
хлынул в Европу и даже име-
именовался русским камнем. В Рос-
России его сначала отправляли в
плавильные печи в качестве руды
для получения меди, покрывали
им крыши домов в Екатеринбурге
и Нижнем Тагиле. Из огромных
глыб, достигавших сотни и тыся-
тысячи килограммов (самые крупные
находки весили 100 и даже
250 т), изготавливали грандиоз-
грандиозные вазы, столы, малахитом об-
облицовывали мощные колонны в
приёмных залах дворцов. На
Первой всемирной выставке
388
Полезные ископаемые
1851 г. в Лондоне Россия среди многочисленных
экспонатов представила огромные парадные двери,
полностью выполненные из уральского малахита.
Но по мере отработки верхних частей месторож-
месторождений находки ювелирных малахитов становились
всё реже и реже, и в настоящее время на Урале
находят всего несколько десятков килограммов в
год. Эпоха малахитового Урала безвозвратно
прошла.
Единственным мировым поставщиком этого
камня остались медные рудники Катанги (Заир).
После отработки их верхних частей промышленная
добыча малахита прекратится навсегда.
БИРЮЗА
Подобная история происходит и с бирюзой — заме-
замечательным камнем синего цвета различных оттен-
оттенков от небесно-голубого до цвета берлинской лазу-
лазури. Бирюзу, как и малахит, добывают из медных
месторождений. Наиболее известные из них нахо-
находятся в Средней Азии (Кураминский хребет), в
Иране, Афганистане, Мексике, Чили, Перу, Егип-
Египте (Синайский полуостров) и Австралии. Почему
нет бирюзы в умеренных широтах и тропиках?
Потому что там много агрессивных вод, которые
образуются из атмосферных осадков. Бирюза мог-
могла возникнуть и сохраниться только в сухом и
жарком климате. Встречается бирюза в виде не-
небольших включений — даже в наиболее богатых
месторождениях её не больше 9 кг на 1 м3 породы.
С каждым годом сокращаются находки высокока-
высококачественной бирюзы. В настоящее время на рынок
поступает до 80% облагороженного сырья, пред-
представляющего собой пропитанные жидким пласти-
пластиком или берлинской лазурью низкокачественные
сорта этого камня. Однако из-за поверхностной
проницаемости бирюзы обнаружить искусственное
окрашивание при осмотре камня очень легко. К
сожалению, исчезают высшие сорта бирюзы, та же
участь постигнет и низкие, и вскоре на мировой
рынок будет поступать лишь искусственно синте-
синтезированная бирюза.
ЖЕМЧУГ
Русское слово «жемчуг» происходит от китайского
«чжэньджу». То, что это бусинки шарообразной
или неправильной формы со своеобразным перла-
перламутровым отливом, знают, пожалуй, все. То, что
они растут в двустворчатых моллюсках-жемчуж-
моллюсках-жемчужницах и состоят из углекислого кальция, как мел
или известняк, тоже известно многим. Однако ма-
мало кто сегодня знает, что три-четыре столетия
назад Россия славилась своими жемчужными про-
промыслами.
Известны два рода двустворчатых моллюсков-
жемчужниц: в пресной воде водятся маргаританы,
в морской — пинктады. В реках России живут
четыре вида маргаританов. Размер отдельных
речных жемчужин колеблется от 0,5 до 10 мм (в
среднем 2—3 мм) в диаметре, а максимальный вес
Ветвящ,!„~.< ;:i.4i:i,iit.,M<--ij^ -^«--;^....л .^пахита,
обнаруженные на одном
из медных месторождений Заира.
достигает 26,6 г. Интересно, что самая крупная в
мире жемчужина обнаружена в раковине гигант-
гигантского морского филиппинского моллюска. Она
имела диаметр 16,5 см и вес 6,4 кг.
В реках шарики жемчуга встречаются пример-
примерно в каждой сотой раковине маргаританов. Сами
раковины используются для изготовления перла-
перламутровых пуговиц и инкрустации различных
изделий. Жемчуг недолговечен: при длительном
хранении он теряет характерный перламутровый
блеск, мутнеет и в конечном счёте превращается в
порошок извести и рогового вещества. Видимо,
Икона «Богоматерь Казанская» в жемчужном окладе.
Москва. Конец XIX — начало XX вв.
389
Энциклопедия для детей
КОЛЛЕКЦИИ
И МУЗЕИ КАМНЕЙ
Собранные и систематизированные образцы уникальных
каменных созданий составили первые коллекции,
среди которых наиболее древние из известных относятся к
эпохе средневекового Возрождения (XV—XV/// ее.). Во
второй половине XVIII в. возникли крупнейшие минералоги-
минералогические музеи в Париже, Лондоне, Фрайберге (Германия).
В России начало каменного коллекционирования было
положено Петром I, передавшим в Государственный
музей — Кунсткамеру — приобретённые им за рубежом
редкие образцы. В 1716 г. к ним добавилась купленная в
Германии коллекция М. Готвальда, состоящая из 1195 об-
образцов. Именно от минерального кабинета Кунсткамеры
берёт своё начало Минералогический музей Российской
Академии наук имени А.Е. Ферсмана, в фондах которого
хранится более 130 тыс. экспонатов. С момента своего
появления такие музеи выполняли двойную роль. Они были
центрами научных исследований, а также просветительской
и художественно-эстетической деятельности в обществе.
поэтому почти не сохранились жемчужные укра-
украшения наших древнейших предков. Наиболее
сохранившиеся из найденных относятся к первым
векам нашей эры.
Истоки жемчужного промысла в России дати-
датируются X—XII вв., а наибольший расцвет прихо-
приходится на XVI—XVII вв. В это время добыча
жемчуга велась более чем в 60 северных реках.
Особенно много его было получено из раковин реки
Муна на Кольском полуострове. Организацией
промысла занимались в основном монастыри.
Особо ценились круглые, без выступов и наростов,
жемчужины. Их называли «скатными», т.е. легко
скатывающимися по наклонной поверхности. До-
Добыча жемчуга приобрела такие масштабы, что
Пётр I в 1712 г. специальным указом запретил
частным лицам вести этот промысел.
На Руси жемчуг в основном использовался как
декоративное украшение в художественном
шитье — лицевом (т.е. с сюжетными изображения-
изображениями) и орнаментальном. Это искусство достигло
высочайшего мирового уровня. Начиная с XII в.
оно высоко ценилось при императорских и коро-
королевских дворах Византии, Рима, Парижа и др.
Дорогие ткани (атлас, бархат, камка*, тафтй)
поступали из Италии, Индии, Персии. Шили
шёлковыми и серебряными нитями, а контуры
лиц, деревьев, зданий и т.д. покрывались жемчу-
жемчужинами. Таким способом изготавливали знамёна,
хоругви, оклады для икон и переплётов евангелий,
пелены, покровы и разнообразное праздничное
одеяние для церковных иерархов. Жемчуг в
основном был местный, добытый в северных реках.
Но часто его привозили с Чёрного моря —
«кафинский» (Кафа — древнее название современ-
Ожерелье из жемчуга, выполненное в авангардном стиле.
ной Феодосии) — и даже из Персидского залива —
«гурмызский» (добываемый близ острова Гурмыз,
или Ормуз). Искусство шитья развивалось в
привилегированных княжеских, дворянских кру-
кругах. Не было крестьянского народного шитья.
Существовали специальные мастерские — крем-
кремлёвские, боярские и монастырские. Занимались
этим ремеслом исключительно женщины. Высо-
Высокий художественный уровень достигался благо-
благодаря тому, что руководили мастерскими и даже
лично занимались шитьём знатные боярыни и
особы, принадлежащие к царской фамилии. Много
шедевров вышло из светлиц жены великого князя
Ивана III Соломонии Сабуровой и первой супруги
Ивана Грозного царицы Анастасии Захарьиной.
Искусство художественного шитья на Руси
достигает своего расцвета в XVI в. В технике шитья
усиливается стремление к декоративности и роско-
роскоши: всё обильнее используется жемчуг. Особо
выделяется в это время мастерская Евфросиньи
Старицкой, жены брата царя Василия III —
Андрея Старицкого. Произведения, вышедшие из
этой мастерской, не имеют себе равных по
выразительности; их по праву можно отнести к
лучшим произведениям старинного русского
шитья.
Из дошедших до нашего времени уникальных
произведений искусства, которые хранятся в
музеях Московского Кремля, можно отметить
омофор XVII в. — часть облачения высшего
духовенства в виде длинной широкой полосы
ткани (длина 161 см, ширина 39,5 см). На нём
изображены Страсти Христовы из евангельской
истории: «Возведение на Голгофу», «Распятие»,
«Снятие со креста», «Сошествие во ад». Контуры
390
Полезные ископаемые
КАРЛ ЛИННЕЙ И...
ИСКУССТВЕННЫЙ ЖЕМЧУГ
Впервые в Европе способ выращивания искусственного
жемчуга был изобретён в середине XVIII в. К этому
времени только китайцы располагали секретом этого
удивительного искусства. А вот пытливый ум учёного
позволил шведскому ботанику Карлу Линнею предложить
этот способ совершенно независимо.
Метод Карла Линнея был поистине оригинален, но
требовал много хлопот: в створке раковины-жемчужницы
сверлилось отверстие, в которое вводилась тонкая
серебряная проволочка с известняковым шариком на
конце. С помощью этой проволочки шарик нужно было
часто передвигать, чтобы он не прирос к раковине. В
итоге получались даже более совершенные жемчужины,
чем у японцев в XIX в., когда они только налаживали
«жемчужную промышленность», — их жемчуг прирастал
одной стороной к раковине, а потому не годился для
изготовления ожерелий.
Некоторые выращенные Линнеем жемчужины до сих
пор хранятся в коллекции Лондонского общества Линнея.
А сам натуралист, удовлетворив научный интерес,
охладел к своему методу и не совершенствовал его.
Вскоре способ был окончательно забыт, так и не получив
распространения...
всех действующих лиц и предметов в этих сюжетах
выделены изящными гирляндами скатного жем-
жемчуга. Этот омофор принадлежал первому русскому
патриарху Иову и был изготовлен в царских
мастерских, которыми руководила жена царя
Фёдора Иоанновича — Ирина Годунова.
К началу XVIII в. жемчужные ресурсы в России
истощились, промысел прекратился... Та же
участь постигла многие районы добычи речного и
морского жемчуга во всём мире. Но в XX в.
ситуация резко изменилась: в 1921 г. на Лондон-
Лондонском рынке впервые появились искусственно
выращенные жемчужины. Торговцы жемчугом и
ювелиры некоторое время считали, что они
происходят из нового неизвестного доныне места
добычи. Когда выяснили истинную природу этого
жемчуга, знатоки забили тревогу. Однако вскоре
был найден метод, который безошибочно позволяет
отличить природный жемчуг от выращенного. В
результате цены на последний резко упали.
Первенство в мире по выращиванию жемчуга
держит Япония, которая в конце XIX в. переняла
это искусство у китайцев. Китайцы же ещё в
XIII в. открыли свойство природных тел, помещён-
помещённых внутрь раковины пресноводных моллюсков
(уний), покрываться слоем перламутра.
В настоящее время более 90% жемчуга выращи-
выращивается искусственно. Начиная с 30—40 гг. XX в. в
России тоже стали развивать этот промысел.
Многие колонии речных моллюсков в наиболее
чистых реках уже восстановлены. В связи с тем что
украшения из жемчуга снова входят в моду
благодаря своей красоте, идеальному сочетанию с
серебряной оправой и относительно доступным
ценам, можно с уверенностью предсказать новый
«жемчужный ренессанс» в России.
Для этого имеются необходимые при-
природные условия. В настоящее время
российский рынок дешёвых украшений, увы,
заполнил китайский речной жемчуг.
ЯНТАРЬ
На пляжах морей, омывающих Европу, с неза-
незапамятных времён находили вынесенные волнами
необыкновенно лёгкие округлые камешки. Это
окаменевшая смола хвойных деревьев, которые
росли на обширных пространствах нашей планеты
38—120 млн лет назад. Этот полудрагоценный
камень с незапамятных времён прочно вошёл в быт
многих племён и народов. На Руси в XVI в. за ним
закрепилось название «янтарь» («ентарь»). Встре-
Встречаются самые разнообразные оттенки янтаря — от
белого, бледно-жёлтого, ярко-золотистого, медово-
жёлтого до красно-бурого; известны также ко-
коричневые и чёрно-бурые разновидности с харак-
характерным отчётливым мерцанием при освещении.
Сотни исследователей в течение многих сто-
столетий бились над загадкой происхождения и
чудесных свойств этого творения природы, возник-
возникшего как бы из морской пены. Теперь установлено,
что состав янтаря повсеместно один и тот же, но
соотношение главных его компонентов может
весьма сильно меняться. Так, обладая плотностью
0,97—1,11 г/см3 он содержит углерода от 68 до
86%, водорода от 8 до 11% и кислорода от 3 до
21%. Янтарь является аморфным (т.е. не име-
имеющим кристаллического строения) высокомолеку-
высокомолекулярным соединением органических кислот. В виде
примесей в нём встречаются сера, азот, кремний,
алюминий, железо и в ничтожных количествах
другие химические элементы. При нагревании
янтарь размягчается при температуре 140—180° С,
а при 340° С плавится. Горит янтарь коптящим
пламенем, издавая запах смолы.
В древнерусских летописных памятниках ян-
янтарь назывался «алатырь», «латырь»; в Греции его
именовали «электрон», в Италии — «амбра», во
Франции — «амбре», в Англии и Америке —
«эмбер», в Германии — «бернштайн». В настоящее
время существует бесчисленное множество назва-
названий и классификаций янтаря. В России выделяют
пять основных типов:
1) прозрачный;
2) дымчатый;
3) бастардный — жёлтого цвета, средней проз-
прозрачности с тёмным оттенком и чёрными пятнами;
4) костяной — непрозрачный, цвета слоновой
кости;
5)пеноянтарь — светлый, напоминающий за-
застывшую пену.
В других странах мира янтарю дают свои
названия. В настоящее время известно более 30
таких наименований. Наиболее распространены:
бирмит — жёлто-бурый (бассейн реки Иравади,
Бирма); геданит — красно-жёлтый (Самбийский
полуостров Калининградской области Российской
391
Энциклопедия для детей
Бусы из янтаря разных оттенков —
от молочно-белого до прозрачно-жёлтого.
Шкатулка из янтаря. Кенигсберг. 1938 г.
Федерации; название происходит от латинского
Gedanum — Гданьск); копалит — светло-жёлтый
(окрестности Лондона, Великобритания); румы-
нит — тёмно-красный (Румыния); симетит —
оранжево-красный (на берегах реки Симето, Си-
Сицилия); сукцинит — окрашенный в разнообразные
цвета (Балтийско-Днепровская янтареносная про-
провинция — от Балтики до северной части бассейна
Днепра); тринкерит — гиацинтово-красный (Ита-
(Италия, Австрия; назван по имени геолога Дж. Трин-
кер^); канзасит — светло-коричневый (штат Кан-
Канзас, США).
Особую привлекательность и научную ценность
янтарю придают заключённые в нём остатки
растений и животных. Они встречаются в 9%
добываемого янтаря и представлены главным
образом (95—97%) насекомыми (комары, жуки,
цикады, муравьи, сверчки, кузнечики, моли,
бабочки, стрекозы, тараканы, термиты, водомер-
водомерки, пчёлы, осы и многие другие, всего более 3 тыс.
видов), а также членистоногими — пауками и
клещами и редко — растительностью A97 видов,
из них споровых — 63, голосеменных — 33 и
покрытосеменных — 101).
На палеолитических стоянках древнейших
людей Европы — в Пиренеях, вблизи города
Кремса в Австрии, в пещерах Моравии —
археологи нашли куски янтаря, которые служили
амулетами первобытным охотникам. Позднее, в
неолите, из янтаря уже изготавливают бусы,
фигурки животных и даже человека. Тысячи этих
предметов найдены по всему южному побережью
Балтийского моря.
Первое упоминание о янтаре относится к X в.
до н.э. и содержится в ассирийской клинописной
надписи на обелиске, хранящемся в Британском
музее в Лондоне.
В эпоху античности в произведениях знамени-
знаменитых греческих и римских поэтов постоянно
упоминается этот замечательный камень. Так,
Гомер в «Одиссее» отмечает: «...Светлых, как
солнце, больших янтарей принесли Евримаху...»
А вот римский поэт Марциал с присущим ему
юмором пишет:
В тополевой тени гуляя, .муравей
В прилипчивой смоле завяз ногой своей.
Хотя он у людей был в жизнь свою презренный,
По смерти в янтаре у них стал драгоценный.
■■:■■-■•■■>'■ > '-:'\<\ : "■ i .■ >*"s (Перевод М.В. Ломоносова)
Римские патриции считали, что янтарь охраня-
охраняет от дурного глаза и колдовства. В те времена в
моде была белая воскообразная его разновидность,
которую употребляли для курений, и прозрачная
кроваво-красная — для изготовления различных
изделий.
В древности, по свидетельству римского учёного
Плиния Старшего, широко бытовало мнение, что
янтарь спасает от слабоумия, лихорадки, желтухи;
изгоняет камни из почек и печени; растёртый с
маслом и мёдом — помогает при болезнях глаз и
ушей; принятый в виде порошка с водой — лечит
желудочные болезни. На рынках Востока ещё в
I в. до н.э. особенно ценились медово-жёлтый
бирмит, привозимый с месторождений Бирмы и
использовавшийся для украшений, и молочно-
белый сукцинит из Прибалтики, из которого
позднее изготавливали предметы мусульманского
религиозного культа. Древние евреи включали
392
Полезные ископаемые
янтарь в число 12 камней, которыми украшали
нагрудник первосвященников. На популярность
янтаря в средние века указывает и то, что рыцари
Тевтонского ордена после завоевания Прибалтики
в XIII в. объявили своей собственностью весь
янтарь, который там будет найден, и издали
приказ о казни каждого, кто без разрешения будет
его добывать.
Наиболее пышного расцвета тонкое искусство
работы с янтарём достигло в XVII—XVIII вв.
Появились миниатюрные статуэтки мифологиче-
мифологических божеств и святых, медальоны с рельефными
портретами знатных особ, разнообразные шкатул-
шкатулки, подносы, табакерки, инкрустированная янта-
янтарём мебель. В это время были созданы уникальные
художественные изделия. К ним можно отнести
посох московского патриарха Филарета A632 г.);
посох патриарха Никона A658 г.); кружку, по-
подаренную царю Алексею Михайловичу литовским
послом A648 г.), и многие другие изделия, хра-
хранящиеся и поныне в коллекциях Эрмитажа в
Санкт-Петербурге и Оружейной палаты в MocKBei
К подлинным шедеврам мирового камнерезного
искусства с полным правом относят янтарный
кабинет, который был создан в 1709 г. мастерами
Готфридом Туровом и Эрнстом Шахтом по проекту
Андреаса Шлюттера и смонтирован в королевском
дворце в Берлине в 1711 г. Этот кабинет прусский
король Фридрих-Вильгельм I подарил русскому
царю Петру I в 1716 г. Согласно сохранившейся
описи, в комплект изделия входили 22 большие
стенные композиции и до 180 более мелких панно
и украшений. Кроме того, в комплекте имелись
щит, различные большие и малые вензеля, 12 роз,
14 тюльпанов, три раковины и много мелких
предметов из янтаря. В 1755 г. кабинет был
привезён в Екатерининский дворец Царского Села.
Работами по монтажу руководили итальянские
мастера Мартелли и Растрелли. На одной из стен
были выложены даты: 1709 — год изготовления
кабинета и 1767 — год создания комнаты.
Во время Второй мировой войны Янтарная
комната была похищена немцами, и до настоящего
времени судьба её неизвестна, хотя поисками
занимаются десятки людей из разных стран мира.
Несмотря на то что янтарь широко распрост-
распространён на всех континентах мира, крупные место-
месторождения высококачественного сырья с большими
запасами имеются только в Балтийско-Днепров-
Балтийско-Днепровской провинции. Да и здесь всё реже встречаются
крупные янтари весом в сотни граммов. Более 90%
добываемого янтаря считается мелким. Поэтому
постепенно исчезли из ассортимента камнерезных
художественных мастерских крупные изделия, всё
большее распространение получают предметы мел-
мелкой бижутерии, часто из прессованного янтаря.
Красота, мягкие нежные цвета, прекрасная сочета-
сочетаемость янтаря с серебром и мельхиором превра-
превращают его из поделочного камня в материал для
изготовления изящных ювелирных украшений,
спрос на которые постоянно растёт. Чтобы его
удовлетворить, разрабатывают новые методы обла-
облагораживания не вполне качественных
сортов, разведывают новые месторож-
месторождения.
В настоящее время установлено, что масшта-
масштабное образование янтаря происходило один раз в
истории Земли — 38—120 млн лет назад. Этому
способствовало резкое изменение растительного
покрова нашей планеты. Сухой и жаркий климат
предшествующей эпохи сменился умеренным тёп-
тёплым. Быстро распространились покрытосеменные
растения, появились новые хвойные и исчезли
многие другие формы растительности, в том числе
цикадовые, саговые, папоротниковые. Большая
часть янтарных месторождений образована за счёт
хвойно-широколиственной растительности уме-
умеренных широт и меньшая — за счёт растений
субтропиков. Многие месторождения янтаря тесно
связаны с угольными бассейнами.
Возникшие первичные месторождения содер-
содержат хрупкий, с трудом поддающийся обработке
янтарь. Чтобы получился качественный продукт,
необходима вторичная обработка — в природе она
происходит в морских условиях. В результате
образуются морские россыпи, где высококачест-
высококачественный янтарь тесно связан с синевато-зелёной
Часы, пудреница и два флакончика, сделанные из янтаря.
Кенигсберг. Первая половина XX в.
393
Энциклопедия для детей
БИЗНЕС
И КОЛЛЕКЦИИ КАМНЕЙ
Наиболее крепки традиции собирательства
уникальных образцов камней в старинных
горнорудных районах — в Рудных горах Цент-
Центральной Европы, на Урале, на месторожде-
месторождении Трепча в Сербии, в Кавалеровском руд-
рудном районе на Дальнем Востоке и во многих
других регионах.
Богата каменными коллекциями Германия,
L где любовь к камню уходит корнями в раннее
I средневековье и связана с разработкой
I свинцрво-серебряных жил. Во многих
I немецких семьях хранится если не коллекция
* минералов, то по крайней мере несколько
красивых друз кварца, кальцита, арагонита
или других минералов.
Фирмы, специализирующиеся на продаже
коллекционных камней, посылают в рудные
[районы своих представителей, которые ску-
скупают заслуживающие внимания образцы.
•.Затем в лабораториях зти образцы доводятся
до товарного вида и выставляются на
' продажу.
К сожалению, в России никогда не су-
ществовало и не существует поныне цивилизо-
I ванного рынка коллекционных камней. По раз-
* личным оценкам 80—90% необработанных
* камней поступает на чёрный рынок и скупает-
скупается за бесценок мелкими коммерсантами-лю-
з бителями, которые затем торгуют ими на рын-
%ках Европы и Америки. В связи с зтим цены
f ив коллекционный материал в России (и
| других горнодобывающих странах мира — в
* Африке, Южной Америке, Азии) в 10—1S раз
ниже, чем на аналогичные образцы в Европе
и США. Однако при умело поставленной ра-
I боте в этой области Россия может преуспеть,
р как никакая другая страна, потому что имеет
*■ огромные потенциальные возможности.
У нас имеются месторождения серы в
Поволжье с уникальными пирамидальными и
таблитчатыми ярко-жёлтыми кристаллами; в
Забайкалье — неподражаемые по изяществу
I переплетающихся тонких волокнистых
сиреневых и фиолетовых струй чароиты; в
Приморье — полосчатые с замысловатыми
разноцветными полосами датолиты; на Урале
- и Алтае — замечательные яшмы. Россия
Обломок кристалла
горного хрусталя
с мелкими включениями
различных минералов
(слюды, кальцита и др.)
из пегматитов Волыни
(Украина).
Коллекционный
образец флюорита
из Дорийского
месторождения в
Забайкалье (Россия).
глиной — глауконитом. Именно эти месторождения снаб-
снабжают мир солнечным камнем. Наступающее море погребло
многие залежи под слоем осадков. Во время штормов
подводные россыпи размываются, янтарь всплывает и
волнами выносится на пляж. Например, на побережье
Англии ежегодно собирают 5—6 кг янтаря. Особенно
энергично размываются подводные россыпи в Балтийском
море, у побережья между Палангой и Светлогорском. Так, в
1862 г. после сильного шторма у посёлка Янтарное за один
день море выбросило около 2 т янтаря, а в 1914 г. в этом же
районе море вынесло на берег 870 кг.
Мировая ежегодная добыча янтаря составляет 500—800 т.
Из них более 80% приходится на долю прибалтийских
стран — Литвы, Латвии, Польши и России. Подлинным
гигантом, дающим львиную долю мирового производства
этого вида сырья, является Пальмникенское месторождение,
расположенное в 40 км к северо-западу от Калининграда.
Разработка его началась в 1872 г. И с тех пор здесь ежегодно
получают 100—500 т янтаря-сырца. В Польше местные
сборщики сдают ежегодно 3—7 т сырья. Бирма, в средние
века успешно конкурировавшая с прибалтийскими мес-
месторождениями янтаря, в настоящее время даёт всего
несколько сотен килограммов этого камня.
Добываемый янтарь более чем на 80% используется для
получения канифоли, янтарной кислоты, масла и лаков.
Янтарные лаки по прочности и блеску лучше всех других
лаков. Ими покрывали музыкальные инструменты вы-
выдающиеся мастера прошлого — Амати, Страдивари. Янтар-
Янтарная кислота применяется в медицине, парфюмерии, произ-
производстве красителей, в качестве биогенного стимулятора (для
обработки семян растений с целью улучшения их качества) и
во многих других областях промышленности.
С каждым годом растёт выпуск прессованного янтаря, или
амброида, для поделочных и ювелирных целей. На его
изготовление идут мелкие кусочки качественного сырья или
обрезки, оставшиеся после обработки крупных кусков.
Прессование происходит в автоклавах (специальных гер-
герметичных камерах) без доступа воздуха при температурах
200—250° С и давлении в несколько десятков МПа
(мегапаскал ей).
В ювелирном деле с древних времён помимо естественного
используют облагороженный янтарь. Раньше для получения
красных оттенков янтарь проваривали в меду, а для
осветления кипятили в растительном масле. В настоящее
время разработаны технологии создания прозрачных, более
светлых и «игристых» сортов камня. Они включают
394
Полезные ископаемые
Кристаллическая друза
гранатов
из метаморфических
пород
Северной Карелии.
Кристаллы
благородного
корунда (рубин)
из месторождения
Лонгидо (Танзания).
обработку первичного сырья в автоклавах, в азотной среде и
при специальных режимах охлаждения.
Цены на лучшие прозрачные сорта янтаря золотистых и
красновато-жёлтых цветов превышают 1000 долларов за 1 кг,
а обычные поделочные и технические сорта стоят 30—
300 долларов за 1 кг.
Ресурсы этого удивительного камня ещё далеко не
исчерпаны. Ждёт своих исследователей грандиозная Северо-
Сибирская янтареносная провинция. Здесь уже обнаружены
янтареносные породы в Хатангской и других впадинах. Да и
Балтийско-Днепровский регион далеко не исчерпал своих
возможностей. Нас ждут новые захватывающие открытия.
Много неразгаданных тайн связано с отдельными находками.
Так, в Подмосковье на реке Сходня в 1849 г. был найден
большой кусок отличного янтаря. В единичных случаях
солнечный камень находили в песках на реке Оке около
города Мурома. Имеется и много других, не менее загадочных
находок, разрешить природу которых предстоит будущим
исследователям.
ОРЛЕЦ (РОДОНИТ)
Уральский орлец, называемый также родонитом, — второй
после малахита исконно русский камень. Его яркие розовые
и малиновые цвета в сочетании с красивыми чёрными узо-
узорами, образуемыми прожилками оксидов марганца, при-
привлекли внимание ещё камнерезов Древней Руси. В летописях
этот камень упоминается под названием «бакан» и «руби-
«рубиновый шпат». Орлец твёрд, прекрасно полируется.
Международная ассоциация ювелиров в 1960 г. составила
таблицу редких и ценных минералов, приносящих удачу
родившимся в определённом месяце. Учитывались, ра-
разумеется, и рекомендации астрологов. Родонит попал в эту
таблицу в одной компании с красными гранатами и розовым
кварцем. Их рекомендуется носить родившимся под знаком
Козерога B2 декабря — 20 января).
Впервые о находках этого камня на Урале сообщил
академик В.М. Севергин в конце XVIII в. В XIX в. орлец
быстро приобрёл большую популярность, особенно после
открытия крупных месторождений на Среднем Урале,
недалеко от города Екатеринбурга у сёл Шабров и Малое
Сидельниково. Последнее и поныне служит главным постав-
поставщиком высококачественного орлеца в нашей стране.
На этих месторождениях добыты уникальные по размерам
и качеству материала каменные блоки, из которых изготов-
изготовлены неповторимые по красоте и масштабам произведения
способна поставлять как на внутренний, так и
на международный рынок много высокока-
высококачественных топазов, аметистов, льдистого
кварца, дымчатого горного хрусталя, отлич-
отличных уральских рубинов, амазонитов и много
других даже более редких и, следовательно,
более ценных камней.
Но беда заключается в варварской
технологии добычи. Система массовых
взрывов уничтожает весь коллекционный ма-
материал ещё в забоях и карьерах. На многих
рудниках мира, там, где могут быть уникаль-
уникальные минеральные гнёзда, взрывы не произво-
производятся; зти участки отрабатывают, откалывая
куски руды пневматическими бурильными
молотками, иногда даже вручную. Нужно спе-
специально следить за всем ходом разработки
месторождения, в рудах которого могут быть
встречены уникальные экземпляры. Пока же
большинство коллекционных минералов на
действующих рудниках погибает.
Подобная ситуация наблюдается и на
рынке самородков благородных металлов.
Поскольку эпоха россыпей проходит, а имен-
именно из них получена основная масса самород-
самородков золота, серебра и платины, то новые
поступления становятся с каждым годом всё
реже и реже. Необходимо создать специаль-
специальную отрасль, включающую фирмы и товари-
товарищества любителей камня, которая контроли-
контролировала бы всю технологическую цепочку от
поиска и сбора коллекционного материала,
обработки и придания ему товарного вида до
реализации.
В последние годы в России на эту про-
проблему обратили серьёзное внимание самые
широкие круги специалистов. Регулярно
крупные минералогические музеи (например,
имени А.Е. Ферсмана, имени В.И. Вернад-
Вернадского) и геологические организации проводят
международные тематические выставки
(«Малахиты России», «Опалы Урала» и т.д.) н
комплексные, такие, как «Самоцветы России»
(организует геологический институт ВСВГЕИ в
Санкт-Петербурге), где демонстрируются раз-
разнообразные коллекции, поделочные камни и
изделия из них, декоративные н отделочные
материалы, оборудование для добычи и обра-
обработки камня.
395
Энциклопедия для детей
Орлец
(поделочный родонит)
из свинцово-цинкового
месторождения
Чекмарь
(Рудный Алтай).
камнерезного искусства. В 1858 г. был добыт
монолит розового орлеца весом 16 т. Из него
изготовлена хранящаяся в Эрмитаже (Санкт-
Петербург) огромная ваза. В 1877 г. извлечён ещё
больший блок — 48 т. Из глыбы орлеца весом
10,8 т высечен семитонный, но, несмотря на свой
вес, изящный царский саркофаг, находящийся в
соборе Петра и Павла в Санкт-Петербурге. Од-
Однородные монолиты этого камня использованы при
изготовлении торшеров высотой 280 см, укра-
украшающих парадную лестницу Эрмитажа.
Родонит относится к ювелирно-поделочным
камням, добывается обычно мелкими артелями в
небольших количествах и используется местными
кустарными предприятиями для изготовления
сувениров.
По всему миру рассеяно бесчисленное коли-
количество неповторимых изделий — шкатулок, пе-
пепельниц, подставок, табакерок, — выполненных
из уральского орлеца. Мастера известной ювелир-
ювелирной фирмы Фаберже наряду с другими цветными
поделочными камнями в своих работах охотно
использовали орлец благодаря его выгодному
отличию от других родонитов, не обладающих
таким живым цветом и многообразием оттенков.
На мировой рынок орлец поступает в основном
из трёх месторождений: со Среднего Урала, с
Мадагаскара и из Австралии. Австралийский
родонит, по качеству похож на уральский орлец.
Ориентировочно в мире добывается несколько
десятков тонн высококачественного родонита.
Цена 1 кг колеблется (в зависимости от качества и
размеров камня) от нескольких до 40—50 дол-
долларов.
ЧАРОИТ
Появление в ювелирной промышленности в 1977 г.
красивого сиреневого камня чароита, названного
по имени реки Чара в Иркутской области, произ-
произвело сенсацию среди специалистов по цветным
камням. Новый минерал имеет игольчатый и тон-
тонковолокнистый рисунок, сочный, искрящийся фи-
фиолетовый цвет (от бледно-сиреневого до тёмно-фио-
тёмно-фиолетового или даже сине-фиолетового). Он прочен,
легко поддаётся полировке и главное — обладает
редкой цветовой гаммой, выделяющей его среди
обширного семейства поделочных камней. Этот
минерал образовался на большой глубине в ре-
результате высоких температурных магматических
процессов.
Чароитовый бум привёл к необычайной попу-
популярности нового минерала. Началась активная
разработка единственного на нашей планете место-
месторождения «Сиреневый камень» на реке Чара.
Много чароита вывозили с месторождения бра-
браконьеры, много портилось из-за неграмотной
добычи. Кроме того, из этого замечательного
камня изготавливались массивные безвкусные
поделки — журнальные столики, пепельницы,
статуэтки. Запасы высококачественного камня
стали истощаться, цены — расти. Скоро уникаль-
уникальное творение природы — чароит — будет добы-
добываться в таких незначительных количествах, что
его окажется достаточно только для изготовления
браслетов, кулонов, запонок, брошей и других
ювелирных украшений.
Вполне возможно, что на бескрайних простран-
пространствах Сибири (Алданский щит) и Забайкалья или
среди древних пород Карелии и Кольского полуост-
полуострова геологи найдут новые месторождения чароита
с ещё более удивительными расцветками.
с : КАК ДОБЫВАЮТ
САМОЦВЕТЫ
Самоцветы — цветные драгоценные камни, ко-
которые образуются в результате кристаллизации
магматических расплавов, поднимающихся с боль-
больших глубин @,5—5,0 км) и застывающих на по-
поверхности Земли или близ неё. Это такие камни,
как алмаз, топаз, изумруд, сапфир, гранат, аква-
аквамарин, аметист, нефрит, жадеит и др. Одно из
неоценимых свойств драгоценных камней — их
стойкость, ведь, находясь в породе на разных глу-
глубинах, они выдерживают повышенные темпера-
температуры и сохраняются, попадая на поверхность Зем-
Земли. При разрушении горных пород под действием
выветривания они благодаря твёрдости и плот-
плотности, либо накапливаются в руслах рек и на
морских пляжах, либо остаются на месте, заклю-
заключённые в рыхлую выветрелую мягкую массу, ко-
которая образовалась из материнской породы, и лег-
легко могут быть выделены.
Львиная доля цветных камней добывается
путём промывки россыпей в Шри-Ланке, Австра-
Австралии, Бразилии, в некоторых других приэкватори-
приэкваториальных странах. Шри-Ланка, Индия, Таиланд,
Бирма, Малайзия, Бразилия, Колумбия, страны
Юго-Восточной Африки и некоторые другие зани-
занимаются преимущественно старательским промыс-
промыслом цветных камней, в котором занято (по
приблизительным подсчётам) более 5 млн человек.
396
Полезные ископаемые
Браслет-ремешок. Бриллианты, рубины,
сапфиры, изумруды, платина.
Около 1929 г.
Брошь пантера. Сапфир,
бриллианты, платина.
1949 г.
Брошь стрекоза. Изумруд, рубины,
бриллианты, золото, платина. 1953 г.
Брошь орхидея. Аметисты,
аквамарины, цветные
эмали, цветное золото.
1937 г.
Брошь пальма. Бриллианты,
платина, рубины. 1957 г.
Ювелирные изделия фирмы Картье.
Энциклопедия для детей
ЖАДЕИТ И ОПИУМ:
МАФИЯ И ТУТ ВПЕРЕДИ
Her других камней, которые были бы столь же тесно
связаны с развитием цивилизации народов Юго-
Восточной Азии, как зеленоватые минералы, считавшиеся
древними китайцами предшественниками всех
драгоценных камней, — жадеит и нефрит. Однако в
Европе и США они известны мало и не пользуются
особым спросом. Оба камня в китайской культуре
олицетворяют пять главных добродетелей; милосердие,
скромность, отвагу, справедливость и мудрость. Лучшие
сорта жадеита в Китае ценятся дороже золота и алмазов.
Благодаря такой популярности этих камней спрос на них
постоянно растёт. В Северной Бирме природа создала
уникальные месторождения жадеита, которые разрабаты-
разрабатываются уже несколько тысячелетий, однако интенсивно
использовать его начали только в XVIII в., долгое время
считая разновидностью зелёного нефрита.
Волей случая в этих же районах находится и один из
мировых центров производства наркотиков. Контрабанда
жадеита оказалась настолько прибыльной и одновременно
менее опасной, что часть мафиозных кланов сменила
специализацию — вместо вывоза наркотиков нелегально
переправляют наиболее качественные сорта жадеита
сначала в Таиланд, а затем в центры обработки — в
Гонконг и Китай.
Пепельница и ручка. Пепельница изготовлена из жада
(жадеита или нефрита) с использованием корцппа, эмали
и золота; ручка из агата, коралла, эмали и золота.
Ведущее положение в добыче цветных драго-
драгоценных камней занимает небольшое островное
государство Шри-Ланка. Здесь добывают звёздча-
звёздчатые сапфиры, большую часть рубинов, много
александритов. Бразилия богата голубыми топа-
топазами, аквамаринами и александритами. В Австра-
Австралии получают от 50 до 80% всех сапфиров.
Наряду с россыпями цветные камни добы-
добываются из горных пород с помощью горных
выработок — канав, расчисток шахт и штолен.
Издревле в обиходе укоренился термин «копи»:
алмазные, бирюзовые, малахитовые, изумрудные
и т.д. Эти примитивные кустарные открытые
разработки в форме котлованов, удлинённых
траншей, штолен — горизонтальных галерей (для
горных местностей) напоминают туннели и глубо-
глубокие (до 15—20 м) колодцы, из которых породу,
содержащую самоцветы, достают с помощью
ворота и бадьи (большого ведра).
В настоящее время разработка ведётся по всем
правилам горного производства с применением
современной техники. Однако и здесь заключи-
заключительная стадия — разборка разрыхлённой массы,
поиск и сортировка камней — осуществляется
вручную, а основная ставка делается на острое
зрение рабочих.
Крупные и уникальные месторождения цвет-
цветных камней единичны. Многие из них известны с
глубокой древности. Так, уже более 6 тыс. лет в
Северном Афганистане, в труднодоступном и
недостаточно изученном горном районе Бадахшан,
на месторождении Сары Синг добывают лучший в
мире лазурит (ляпис-лазурь). В горах Ирана, в
провинции Хорасан, вблизи города Нишапур в
штольнях месторождения Шадади с доисториче-
доисторических времён ручным способом добывают самую
красивую и качественную синюю нишапурскую
бирюзу. Такие же древние бирюзовые копи,
история которых уходит в глубь веков, существуют
в Египте, на Синайском полуострове, — Серабит-
эль-Хадем и Вади-Могара, хотя в настоящее время
там добывается очень небольшое количество
бирюзы.
В исключительно сложных природных услови-
условиях уже более ста лет ведётся добыча высококачест-
высококачественных сапфиров на месторождении Паддар в
хребте Заскар (северо-западные Гималаи, в индий-
индийском штате Джамму и Кашмир). Здесь на высоте
более 4 тыс. м, в районе, недоступном большую
часть года, без применения техники, ручным
способом ведутся работы. Для достижения цели
приходится иногда вгрызаться в породу на глуби-
глубину 10 м.
Уже более четверти века растут цены и спрос на
изделия из цветных камней. Первенство неизмен-
неизменно принадлежит алмазам, изумрудам, рубинам и
сапфирам. В последнее десятилетие к списку
наиболее популярных добавились опал, жадеит,
аквамарин, аметист и гранат. Высокие доходы
позволяют жителям развитых стран мира (США,
Западной Европы, Японии) покупать всё больше и
больше изделий из цветных камней. Стали
398
Полезные ископаемые
пользоваться спросом не только крупные самоцве-
самоцветы, но и мелкие зёрна ювелирных минералов и
кристаллов.
СОСТОЯНИЕ
КАМНЕЦВЕТНОГО ДЕЛА
Может показаться, что современное состояние кам-
нецветного дела неважное — потребность возрас-
возрастает, добыча сокращается, старые месторождения
истощаются, новые открываются крайне редко.
Но положение с драгоценными камнями, воз-
возникшими в глубинах Земли при повышенных
температурах и давлениях, не столь безнадёжное,
как с малахитом или бирюзой. Здесь потенциал
ещё очень большой. Подтверждением этого служит
каскад открытий алмазных месторождений в
Австралии, Канаде и России. Обнаружение новой
гигантской провинции высококачественных юве-
ювелирных алмазов в Архангельской области может
существенно повлиять на международный рынок
драгоценных камней.
В ближайшем будущем возможно использо-
использование в декоративном и поделочном производстве
новых видов поделочных материалов.
НЕЗАСЛУЖЕННО ЗАБЫТЫЕ
В XXI в. популярность получат многие новые типы
цветных камней. В этой области фантазия природы
не имеет пределов. Например, кварцит — весьма
распространённая горная порода — в определён-
определённых природных условиях приобретает свойства,
ставящие его в ряд самых престижных камней. В
Карелии, недалеко от города Петрозаводска, есть
песчаники, которые давно, более 1 млрд лет назад,
были преобразованы в горниле высоких темпе-
температур и давления. Они стали самыми прочными на
Земле, можно сказать, бесконечно долговечными
кварцитами. К тому же они приобрели однородную
малиновую окраску. Естественно, что этот камень
исключительно трудно обрабатывать, но полиру-
полируется он хорошо. Эта уникальная горная порода —
малиновый кварцит — добывается из единствен-
единственного в мире Шокшинского месторождения и ис-
используется для отделки особо значимых сооруже-
сооружений. Так, из него сделана гробница Наполеона в
Париже, хоры Исаакиевского и Казанского собо-
соборов в Санкт-Петербурге; этим кварцитом облицо-
облицована могила Неизвестного солдата в Александров-
Александровском саду у стен Московского Кремля.
Очень интересна ещё одна разновидность крем-
кремнистых пород — яшмовидные тонкополосчатые
гематит-магнетитовые кварциты Криворожского
железорудного бассейна на Украине. Тонкие
прослои различных цветов — от серых до чёрных
и ярко-красных — образуют сложные красивые
узоры. Камень прекрасно полируется и уже сейчас
широко используется для разнообразных суве-
сувенирных поделок — от шкатулок и подсвечников до
подставок и брелоков.
Многие виды поделочного камня незаслуженно
ЧЕЛОВЕК И НЕФРИТ
Нефриту (от грвч. «нефрос» — «почка») в старину
приписывалось свойство излечивать человека от почеч-
почечных колик. В отличие от жадеита нефрит обладает
повышенной прочностью; ювелиры изготавливают из него
кольца. Согласно восточным традициям, он отвечает
внутреннему миру человека, таким благородным качест-
качествам, как честность, справедливость, мужество и доброта.,
Издревле нефрит добывался в многочисленных копях за-
западных отрогов хребта Куньлунь в Китае, которые к
настоящему времени сильно истощились. В наше время
мировым производителем этого минерала стала Канада,
где в провинции Британская Колумбия в 1969 г. были
открыты крупнейшие в мире месторождения. Почти весь
добытый там нефрит вывозится в необработанном виде в
Китай и Гонконг и лишь частично — в США и Германию.
Два кактуса, сделанных из жада, лунного камня,
халцедона, оникса, эмали и золота.
Фирма Картье.
Яшмовидные
тонкополосчатые
гематит-
магнетитовые
кварциты
Криворожского
железорудного
месторождения
(Украина).
399
Энциклопедия для детей
«ХРАНИ МЕНЯ,
МОЙ ТАЛИСМАН*
Волшебному камню, вставленному в перстень,
Da.C. Пушкин посвятил такие замечательные стихотворе-
стихотворения, как «Талисман», «Сожжённое письмо», * Храни меня,
мой талисман». А грузинский позт ХВ в. Шота Руставели в
поэме «Витязь ш тигровой шкуре» упомянул этот камень
целых 30 раз. Название чудесного камня — агат.
Агат — это полосчатый полупрозрачный халцедон,
двуокись кремния (S1O2), как кварц, но с иной, тонковолок-
тонковолокнистой, структурой. Наиболее ценные и благородные сорта
агата имеют замысловатый рисунок из разноокрашенных
полосок. По сочетаниям белых полосок с полосками
других цветов различают собственно агаты — с голубыми
полосками; ониксы — с чёрными; сардониксы — с корич-
коричневыми; сердолики (карнеолониксы) — с кораллово-
красными. В тонкополосчатых разновидностях иногда насчи-
насчитывают до нескольких тысяч полос в 1 см.
Существуют три версии происхождения названия камня.
Согласно наиболее распространённой, оно произошло от
греческого шагатос» — * полезный, счастливый». По другой
версии это название камень получил по имени сицилийской
реки Ахатес, где впервые был найден. Существует предпо-
предположение и о более раннем, семитском, происхождении
слова еагаг». Оно восходит к арабскому «акид», что в бук-
буквальном переводе означает «волосы новорождённого мла-
младенца» — так называлась долина реки близ Медины.
Агаты относятся к очень распространённым и
популярным поделочным природным материалам. Они
сопровождают человечество с самой ранней ступени его
развития: служили наконечниками копий, первыми укра-
украшениями и талисманами. В гробницах Месопотамии, кото-
которым не менее 5 тыс. лет, в ритуальных статуэтках ацтеков
Южной Америки, среди сокровищ древнеегипетских фара-
фараонов (например, в гробнице Тутанхамона, XIV в. до н.э.),
среди сохранившихся украшений бесчисленных курганов,
разбросанных на необъятных степных пространствах Сред-
Средней Азии, Прикаспия и Причерноморья, — везде можно
найти этот красивый и прочный камень.
Изделия из агатов и родственных им халцедонов и
опалов всегда пользовались большой популярностью у
людей всех сословий. В элитарных кругах особенно ценятся
благородные сорта с прекрасными узорами и яркой чистой
окраской, среди которых выделяются по красоте красные и
розовые агаты и сердолики. Мода на агаты никогда не
проходила. Мало на Земле мест, где не находили хотя бы
единичного образца этого камня. В известняках Подмос-
Подмосковья, горных кряжах Сихотэ-Алиня, в вулканических
грядах Камчатки, на высочайших хребтах Памира и Гимала-
Гималаев, в галечниках по берегам притоков Селенги и Амура —
везде можно отыскать агаты. Сотни тысяч старателей,
горняков, просто любителей камня уже много тысячелетий
добывают их. В XV в. в Германии, в городке Идар-
Оберштейн, на базе агатовых копей впервые в мире была
создана камнерезная промышленность.
В России самые качественные агаты издавна добывали
на Урале. В настоящее время весьма перспективные место-
месторождения найдены близ северного окончания Уральского
хребта, на Тиманском полуострове вблизи побережья хо-
холодного Баренцева моря. Здесь добывают мелкие камни с
тонким, необыкновенно красивым рисунком, которые
используются в ювелирном деле. В этих местах найден
уникальный агат с голубыми и белыми полосами, в цент-
центральной части которого — силуэт горящей свечи с красным
пламенем (из коллекции М.Н. Хрущёва).
Цены на обычные поделочные и технические агаты не
превышают 10—15 долларов за 1 кг, а ювелирные разно-
разновидности оцениваются в 10—20 раз дороже. Агат — не толь-
только камень, отличающийся удивительным разнообразием,
удовлетворяющий самым изысканным вкусам, но и важный
технический материал, можно сказать, труженик. Из него
забыты в наше время. К ним прежде всего следует
отнести образованный из глины в условиях
высоких температур и давлений минерал пирофил-
пирофиллит (от греч. «пир» — «огонь», «филлон» -
«лист»), названный так за своё свойство при
нагревании распадаться на листочки. Плотная
тонкозернистая его разновидность не размокает в
воде и не крошится, хорошо обрабатывается и
полируется. Розовые и белые пирофиллиты, добы-
добываемые на Украине в районе Овруча, были хорошо
известны в Древней Руси до X—XI вв. Из них
изготавливали скульптурную лепку на саркофа-
саркофагах, пряслица для веретён (т.е. такие грузики,
которые насаживались на веретёна для обеспе-
обеспечения равномерной скорости вращения) и раз-
различные культовые предметы. С нашествием монго-
ло-татар Овручский промысел пришёл в упадок и
в дальнейшем не восстанавливался.
Уникальны китайские пирофиллиты, окрашен-
окрашенные в красно-бурые и розово-жёлтые цвета. Этот
традиционно почитаемый в Китае цветной камень
широко используется для изготовления скульптур,
моделей пагод, пепельниц, шкатулок, печаток,
курительниц и многих видов сувенирных изделий.
В России сейчас сохранился только национальный
Агат с голубыми полосами, в центральной части
которого — силуэт горящей свечи с красным пламенем.
Из коллекции М.Н. Хрущёва.
400
Полезные ископаемые
тувинский промысел разновидности пирофилли-
тов — плотного глинистого минерала диккита,
широко применяемого при изготовлении сти-
стилизованных скульптур и статуэток.
Сколько таких необыкновенных каменных
творений природы ещё не обнаружено и не
востребовано! Диапазон поисков огромен — от
поверхности до глубин, доступных лишь совре-
современной технике. Сейчас пройдены только первые
километры этого пути. Задача будущих поколений
геологов — найти чудесные кладовые.
изготавливают специальные валки для выделки высоко-
высококачественных кож, разнообразные ступки и пестики для
химического производства, подшипники и детали механичес-
механических устройств. Природа щедро наделила человечество этим
дешёвым, красивым и прочным камнем. По мнению
геологов, на Земле ещё много неизвестных месторождений
агата, которые предстоит открыть в будущем.
1
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Проклиная вязкую глину, по которой трудно
брести в дождливую погоду, зыбучие пески
пустынь, разбивая обувь об острую щебёнку
на горных склонах, пробираясь с неимоверными
усилиями через ледяные торосы северных морей,
человек обычно не задумывается над тем, что всё
попадающееся под ноги, служит ему или может
послужить — стоит лишь захотеть.
В бескрайних степях юга России и Украины
мало лесов. Поэтому самым популярным строи-
строительным материалом здесь стал саман — смесь
глины с соломой и коровьим навозом. Из него на
протяжении веков создавались уютные, опрятные
белые деревеньки.
Средневековые постройки Западной Европы
созданы из обломков кристаллических сланцев,
гранитов и других твёрдых горных пород, которые
слагают Карпаты, Родопы, Альпы, Вогезы, Пире-
Пиренеи, Севенны (Центральная Франция) и другие
горы. С незапамятных времён вплоть до XX в.
Крестьянский дом, построенный из обломков метаморфических пород. Швейцария. XX в.
401
Энциклопедия для детей
ПЕЩЕРЫ В ИСТОРИИ
ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
Много тысячелетий назад первобытный человек
использовал пещеры как готовые укрытия от
непогоды. Об зтом свидетельствуют наскальные рисунки,
останки животных и людей. Если естественных пустот ока-
оказывалось недостаточно, создавали искусственные. Ещё
задолго до нашей ары сооружались подземные
могильные храмы, состоящие из больших залов и тысяч
комнат, соединённых длинными коридорами. В крепостях
строили длинные подземные ходы, кладовые, залы для
религиозных обрядов, помещения для жилья,
захоронений, казематов, создавали ёмкости для воды и
хранилища для продуктов.
В средние века настоящими крепостями были крупные
пещерные монастыри. Они защищали страны от
вторжения врагов. В горных районах монастыри обычно
располагались на подходах к плодородным и
густонаселённым долинам. Например, в Закавказье
возник * пещерный комплекс» Вардзиа, заложенный в
ущелье реки Куры в 70 км к югу от города Боржоми. Это
крупное по тем временам строительство происходило в
годы царствования Георгия III и его дочери — известной и
мудрой правительницы царицы Тамары.
Пещерный комплекс Вардзиа — это около 500 жилых,
культовых, военных, складских и других хозяйственных
помещений, высеченных в отвесной скале из вулканичес-
вулканического туфа. Помещения располагаются в 5—6 ярусов и на-
напоминают ласточкины гнёзда. Нижний ярус возвышается
над Курой на 90 м, а самый верхний — на 135 м. Размеры
подземных помещений зависели от их назначения. Стены
главного храма, расположенного на двух ярусах, покрыты
росписью с портретами Георгия III и царицы Тамары.
Монастырь был настолько велик, что мог вместить около
20 тыс. человек, т.е. всех жителей окрестных деревень.
Ещё один комплекс пещерных монастырей Закав-
Закавказья — Давид Гареджа — размещается в 60 км к юго-
востоку от города Тбилиси. Он простирается почти на
25 км и состоит из нескольких сотен выдолбленных в
скалах помещений. Самые старые монастыри основаны в
первой половине VI в., наиболее поздние — в X—ХМ вв.
На стенах многих церквей и трапезных зтих монастырей
сохранились фрески VII—XIV вв. с портретами историче-
исторических лиц.
В массиве вулканического туфа сооружён монастырь
Гехард, расположенный в верховьях реки Азат в Армении.
В горных породах вырублены кельи и различные
помещения.
Подземные средневековые города Турции сооружали
также в вулканическом туфе. В узких и глубоких долинах
удавалось располагать подземные помещения на восьми-
восьмидесяти яподземных этажах».
Средневековое строительство не ограничивалось
только скальными породами. Если камня не было,
строили и в рыхлых отложениях. Так, известно много
подземных сооружений в лесах.
европейцы строили каменные дома из грубо
обколотых пластинчатых глыб. Постройки ока-
оказались на редкость прочными, пережили века,
много поколений людей обитало в этих домах.
Тот, кто проезжал по великолепным горным
автострадам Черногории, Австрийских Альп, Се-
венн или по каменистым дорогам Тянь-Шаня и
Кавказа, конечно, обратил внимание на сложную
паутину каменных изгородей, покрывающих скло-
склоны гор. Это трудолюбивые крестьяне, расчищая
свои поля от камней, создавали загоны для скота,
межевые границы, укрепляли оросительные сис-
системы.
В жарких пустынях Средней Азии в эпоху
средневековья возникло выдающееся строительное
и архитектурное искусство Бухары и Самарканда.
Мечети и медресе, построенные из местной глины,
пережили века и многочисленные землетрясения.
Сегодня они поражают нас своей удивительной
пластичной формой, огромными, но лёгкими, как
бы парящими конструкциями, сливающимися в
единой гармонии с безоблачным знойным небом.
Первобытный человек, обитавший в пещерах и
использовавший их для проведения ритуалов,
также интуитивно оценивал физические и механи-
механические свойства горных пород своей среды оби-
обитания. Он углублял пещеры, расширял и благоуст-
благоустраивал их. Там, где природных пещер не было,
человек делал искусственные в слоях мягких
пород. В плотных песчаных и плотных пылеватых
породах — лёссах — создавались даже целые
пещерные поселения. Сегодня подземные соору-
сооружения как жильё не используют, зато они с
каждым годом приобретают всё большее значение
для промышленности и различных отраслей
хозяйства. Крупнейшие хранилища марочных вин
на Кавказе, в Крыму, во Франции, Италии,
Испании и других винодельческих регионах
находятся либо в пещерах, либо в специальных
подземных помещениях. Крупные города изобилу-
изобилуют подземными сооружениями: это метрополитен,
туннели, гаражи, канализация и многое другое.
Огромная масса опасных отходов атомных
реакторов, электростанций, многих высокотоксич-
высокотоксичных производств, военных кораблей и атомных
ледоколов, устаревшие ядерные боеголовки — всё
это накапливается в больших количествах. Поэто-
Поэтому главное предназначение подземных сооруже-
сооружений на ближайшие десятилетия — служить
надёжными хранилищами радиоактивных и ток-
токсичных отходов.
Возникла одна из актуальнейших задач совре-
современности — найти массивы горных пород, обла-
обладающих идеальными свойствами для долговремен-
долговременного хранения в них очень опасных отходов.
Строительство мечети из глины
в Средней Азии.
402
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
КАМЕННОГО
ВЕКА
Лревнейшие племена, оби-
обитавшие на необъятных степ-
степных просторах, создали уни-
уникальные очаги культуры. Благо-
Благодаря археологическим раскоп-
раскопкам известны древние цивили-
цивилизации в Индо-Гантской равни-
равнине — ведическая культура
(XII—X ее. до н.э.), культура
Хараппы (более 4 тыс. лет на-
назад). Жизнь древних племён,
обитавших на территории совре-
современной России во времена, со-
соответствующие ведической эпо-
эпохе, протекала в примитивных
глиняных городищах (укреп-
(укреплённых поселениях). Небольшие
укрепления строили из галеч-
галечников. Твёрдый и прочный
кремень, в том числе и агат,
как из галечников, так и из
желваков (плотных кремнистых
образований) глинистых и песча-
песчаных слоев использовали для
изготовления предметов обихо-
обихода, орудий труда и оружия —
ножей, топоров, наконечников
для стрел, скребков, различных
украшений и т.д.
■"■■ "—— ■■---- ■<-—i I. i " ■»'""^^^т^^^^^ш^^^^^^птятттятшттш^^тш^^^^^^тшшштщшщтттщштштшит^штяш^шшшашштшввшвавштш^***
Средневековый город-крепость Каркассон, построенный из известняка и кирпича.
Франция. XV—XVI вв.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
И ОБЛИЦОВОЧНЫЕ КАМНИ
ИЗВЕСТНЯКИ
Особая роль в развитии цивилизации принадлежит карбонатным поро-
породам — известнякам. Наиболее распространённые состоят из слипшихся
раковин. Раковины могут быть очень мелкими, и из них образуется
плотная однородная горная порода, но могут быть и крупными, каждая
длиной несколько сантиметров. В этом случае образуется лёгкий пористый
известняк, буквально напичканный раковинами.
ЛУЧШИЕ ВИНА—
ИЗ ВИНОГРАДА
ИЗВЕСТНЯКОВЫХ
ХОЛМОВ
Каменистые холмы Прованса
и бассейна главной реки
Франции, Луарь/i сложены
известняками. На них произрас-
произрастает особого качества виноград,
из которого изготавливают
неповторимые французские
вина — шампанское, розовое,
коньяк и т.д. Лучшие испанские
вина также получают из сортов
винограда, произрастающих на
каменистых известковистых поч-
почвах в условиях сухого жаркого
климата.
Собор Святой Терезы в нормандском городе Лизье. Франция. XX в.
404
Замок в романском стиле,
построенный из известняка.
Эпоха раннего средневековья.
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Известняки иногда погружались в глубины
Земли, где высокие температуры и давления
уплотняли и перекристаллизовывали их, создавая
новую горную породу — мрамор.
Карбонатные породы — самые распространён-
распространённые на Земле осадочные образования. Они слагают
более 15% объёма земной коры. Известняки и
мраморы сопровождают человечество с самого
начала его существования, находя применение
почти во всех областях жизни человека. Одна из
важнейших их функций — быть строительным
материалом.
Возникали и рушились великие цивилизации;
от них остались либо руины, либо отдельные
строения — храмы, пантеоны, мосты, общест-
общественные здания. Большая часть крупных со-
сооружений или построена из удивительно лёгкого,
пористого и достаточно прочного известняка, или
облицована им. Это и понятно. Техника строи-
строительства и обработки камня не позволяла тогда
возводить крупные сооружения из более твёрдых
горных пород.
Известняк легко распиливается на строитель-
Реймский
кафедральный собор.
Розовый известняк.
XIII в.
Собор Парижской Богоматери.
Скульптуры химер,
выполненные из известняка.
Париж,
ХН-ХШвв.
ные блоки. На нём резчики по камню создавали
великолепные ажурные декоративные узоры. Ко-
Конечно, строительные известняки не поддаются
качественной полировке, но зато их светло-серый
цвет, рисунок, природная шероховатость создают
удивительно приятное сочетание. Огромные мону-
монументальные сооружения как бы парят в воздухе.
Не случайно наши далёкие, да и более близкие
предки вдохновенно создавали из известняка
каменную летопись сменяющихся эпох.
Европа богата карбонатными породами. Очень
эффектны белые остроугольные известковые ска-
скалы побережья Адриатического моря в Будве,
Дубровнике (Хорватия) или Триесте (Италия). Они
неотделимы от знойных пейзажей Прованса (Юж-
(Южная Франция), запёчатлённых на прекрасных
полотнах Ван-Гога. Начиная с эпохи Возрождения
в монументальной архитектуре Европы конку-
конкурировали два материала — белый известняк и
красный кирпич. До XVI в. предпочтение отдавали
известняку в сочетании с кристаллическими
горными породами — гранитами, базальтами,
гнейсами. Затем строительство велось уже в
406
Полезные ископаемые
Пантеон.
Церковь Святой Женевьевы.
Париж.
1764—1790 гг. *,■.■•-*-■*■'-*-.•*.
Замок Шамбор.
Скульптурные украшения
в стиле ренессанс.
Франция. XVI в.
основном из более удобного и более доступного
материала — кирпича. Но все декоративные
украшения и скульптурное оформление зданий
продолжали делать из светлого камня. И такое
положение сохранилось вплоть до нашего времени.
Бурное развитие каменного городского строи-
строительства привело к интенсивному использованию
лучших сортов известняка. В окрестностях круп-
крупнейших городов Европы возникли многочисленные
карьеры, из которых добывали белый камень.
Наиболее фантастические истории этих разработок
связаны с Парижем. Сначала они находились в
пригородах, но по мере разрастания города
карьеры попали в черту городских застроек. Так,
18-й район Парижа называется Холмом Монмарт-
Монмартра. Здесь располагались Большие карьеры, где
добывался белый известняк, из которого на
вершине холма и был построен изумительный по
красоте собор Сакре-Кёр.
Много строительного известняка добывалось из
подземных галерей. Позже, в XVIII в., на месте
старых шахт возникли самые знаменитые квар-
кварталы Парижа — Латинский и Монпарнас. Под
ними располагаются одни из самых загадочных
катакомб мира — многоярусные подземные клад-
кладбища, с которыми связано немало легенд и
литературных историй. Многие французские писа-
писатели, в том числе Александр Дюма, описывали
парижские катакомбы в своих произведениях.
Во Франции из известняков, добывавшихся в
местных карьерах (а использование местных
источников — распространённая практика древне-
древнего и средневекового строительства), были созданы
подлинные шедевры архитектуры. К ним относит-
относится прежде всего каскад уникальных замков на
берегах Луары: Блуа A636—1660 гг.), Шавиньи
(середина XVII в.), Шамбор, Шенонсо и десятки
других. На юге страны вдоль побережья Среди-
Средиземного моря тянется пояс замков, дорог, мостов,
арен для гладиаторских боёв и целых городов,
построенных из известняковых плит. Среди них
раннесредневековые города — Каркассон, Эйге-
морт, римский стадион в Арле и многие другие
постройки. К шедеврам мировой культуры, мате-
материалом для создания которых также послужил
известняк, относятся соборы Шартра и Реймса,
407
Энциклопедия для детей
МОСКОВСКОЕ СТЕКЛО
Окна гражданских и церковных построек Европы в
эпоху средневековья представляли собой либо
узкие вертикальные щели шириной 10—20 см, либо
небольшие округлые или квадратные отверстия,
которые в случае непогоды завешивались кожами,
холстами или полупрозрачными роговыми пластинками.
Человечество терпеливо дожидалось времени,
когда будет изобретено стекло. Но всегда существовал
уникальный природный камень, способный его
заменить. Это светлая, нередко прозрачная слюда
мусковит, обладающая удивительным свойством легко
расщепляться на тончайшие (толщиной в доли
миллиметра) упругие и прочные пластинки.
Несмотря на то что мусковита в земной коре много
D% её веса), крупные его скопления встречаются
редко. Существуют только четыре уникальных
месторождения этого замечательного минерала,
известных с глубокой древности: в Индии — в штате
Бихар, в России — в Карелии и Забайкалье, а также в
Бразилии — в штате Минас-Жерайс. В России прозрач-
прозрачная слюда стала использоваться начиная с X—XII вв.
Главным её источником были слюдяные промыслы в
Карелии. В средневековом Новгороде слюду уже на-
научились вставлять в окна. Большие листы использовались
в богатых хоромах для главных, «красных» оконниц. В
простых избах были окончины — отверстия для выпуска-
выпускания дыма и проникновения дневного света в поме-
помещение. В боярских усадьбах, соборах и церквах в окна
вставлялись небольшие четырёхугольные кусочки
слюды. Такие оконницы (т.е. окна с рамой) назывались
образчатыми. Если в окна были вставлены пластинки
разного размера, часто угловатые, — оконницы назы-
назывались репьястыми. Для безопасности снаружи окна
закрывали ставнями, состоящими из двух створок, а
изнутри причалинами — тонкими деревянными пластин-
пластинками.
Новгородские купцы снабжали листовой слюдой не
только русские земли и княжества. Они в больших коли-
количествах вывозили её в страны Европы. По-итальянски
название <• Москва» звучало как чМуска». Поэтому
природное московское стекло стали называть
мусковитом, и позже такое название было закреплено
учёными за этим минералом. Крупные слюдяные
промыслы существовали на землях Соловецкого
монастыря на островах Белого моря, у западного
побережья Кандалакшского залива и на Кольском
полуострове почти три столетия (XV—XVII вв.). В
воспоминаниях иностранных дипломатов при дворе
московских государей мусковит часто упоминается под
различными названиями — московское стекло, русское
стекло, стекло девы Марии — как самый надёжный и
качественный оконный материал. Весьма популярны
были зеркала из крупных листов слюды. Во времена
царя Алексея Михайловича слюдяные зеркала
вывозились не только в европейские страны, но даже в
Индию.
Пластины слюды вставлялись также в окошки карет
царской семьи и знатных вельмож. Но действительно
незаменимой слюда оказалась в фонарях. Улицы
средневековых городов не освещались, и ночное
хождение без фонаря запрещалось. Слюда хорошо
переносила высокие температуры, не горела, не
трескалась, была легка и прозрачна.
В другом древнем очаге цивилизации слюдяной
промысел начался значительно раньше — с доисториче-
доисторических времён. В Индии, на территории современного
штата Бихар, добывалась очень красивая знаменитая
Рождественский собор. Суздаль. XIII—XVI вв. .,-.о,
дворцовые ансамбли Парижа — Версаль, Фонтен-
Фонтенбло, Лувр, а также знаменитые соборы и историче-
исторические мемориальные здания: собор Парижской
Богоматери, Пантеон, Дом инвалидов, церковь
Сорбонны и ряд других.
Особо следует отметить изумительный по изя-
изяществу и воздушности конструкций собор Реймса,
построенный из розового известняка окрестных
карьеров.
ИЗВЕСТНЯК
В ДРЕВНЕРУССКОМ ЗОДЧЕСТВЕ
Ни один материал, кроме известняка, не связан
столь же тесно с культурой, бытом и самой исто-
историей России. Широко известны и всем понятны
выражения «белокаменная Москва», «белокамен-
«белокаменная архитектура», «белокаменная летопись». Всё
это связано с небольшим пластом известняков тол-
толщиной всего 10—40 м, названным по имени села
Мячково (в Московской области) «мячковским го-
горизонтом». В окрестностях Рязани, Коломны, Зве-
Звенигорода, Волоколамска известняки либо выходят
на поверхность, либо расположены на небольшой
408
Полезные ископаемые
Церковь Успения в Гончарах. Москва. XVII в.
глубине (десятки метров). Детально, с большим
вдохновением архитектурную историю мячковско-
го известняка уже много лет исследует доктор гео-
геолого-минералогических наук Леонид Звягинцев.
Он консультирует реставраторов древних соборов.
Необычные свойства этого камня заметили ещё
древнерусские строители. Он податлив под резцом
мастера, легко пилится обычной пилой и вообще
отлично обрабатывается. В то же время известняк
достаточно прочен. В условиях климата средней
полосы России построенные из него здания стоят,
не разрушаясь, в течение многих столетий. Время
подтвердило выбор древнерусских строителей. По-
Построенные ими белокаменные церкви и дворцы
явились красноречивыми материальными свиде-
свидетелями возникновения русского каменного дела и
зодчества.
К наиболее ранним сохранившимся постройкам
из известняка в Северо-Восточной Руси относятся
такие памятники, как церковь Бориса и Глеба в
Кидекше под Суздалем A152 г.), Спасский собор в
Переяславле-Залесском A152—1157 гг.), вели-
величественные соборы Владимира-на-Клязьме (вторая
половина XII — начало XIII вв.) и церковь Покрова
бенгальская рубиновая слюда, а там, где теперь штат
Андхра, — слюда зелёных цветов. В древности она
использовалась только в декоративных целях (для
изготовления различных предметов быта и украшений).
В начале XIX в., с появлением мощной стекольной
промышленности, добыча мусковитовой слюды почти
прекратилась. В небольших количествах её продолжали
использовать для покрытия икон и в приборах на
военных кораблях.
И только в XX в. вновь возник огромный интерес к
этому замечательному минералу. Уникальные свойства
мусковита, оказывается, удовлетворяют самым
изощрённым требованиям современных технологий. Он
обладает высокой электроизоляционной способностью,
химически устойчив, не горит, прочен, гибок и, ко-
конечно, прозрачен. Нет ему замены в электро-, радио-
и телевизионной технике и во многих других новейших
областях промышленности.
Добыча и переработка слюды — исключительно
трудоёмкий и изнурительный процесс. С древнейших
времён вплоть до наших дней при этом используется в
основном ручной труд с минимальной механизацией.
Извлечённая из горных выработок и очищенная от де-
дефектов слюда называется сырцом, или кусковой. Она
раскалывается на блоки или пластинки, обрезается и
сортируется по размерам. Выделяют следующие сорта
слюды: подборы (пластинки любой формы толщиной
100—400 мкм), обрезная (прямоугольные пластинки
толщиной 5—650 мкм), щипаная (произвольной формы
листы толщиной 5—45 мкм), дроблёная, или скрап
(частицы толщиной 160—15 000 мкм), и молотая
(толщиной 315 мкм). До Второй мировой войны
ежегодно в мире добывали около 20 т слюды высокока-
высококачественных сортов. После войны увеличилось
производство всех сортов (и листовой слюды, и скра-
скрапа). Начиная с 80-х гг. цена на блоковый мусковит (т.е.
самые высшие сорта слюды) составляет 30—40
долларов за 1 кг, а скрап оценивается в 5—6 долларов
за 1 т.
После почти полного забвения, длившегося более
ста лет (весь XIX в.), слюдяную отрасль пришлось созда-
создавать практически заново. В СССР для этой цели в
40-х гг. были образованы мощные государственные
организации: *Ленгеолслюда» для поисков и разведки
месторождений в Карелии и на Кольском полуострове и
«Сибгеолслюда» — в Сибири.
На полную мощность стали работать рудники в
Индии в штатах Бихар и Раджастхан (ежегодно здесь
добывают до 23,7 тыс. г слюды). Были открыты новые
месторождения в Бразилии, США и на Мадагаскаре;
активно ведутся работы по промышленному синтезу
листовых слюд. Общемировая добыча слюды достигла
в XX в. 300 тыс. т в год.
Месторождения мусковита связаны с самыми
древними тектоническими породами земной коры,
имеющими возраст более 1 млрд лет, и с мощными
жилами пегматитов — крупнокристаллических магма-
магматических пород гранитного состава. Такие
месторождения находятся в таёжных краях в районе
Станового хребта (Забайкалье); в заполярных болотах и
царстве озёр и горных увалов Карелии; в южных
отрогах Гималаев; на Индийском плато Малва; в горных
каньонах Бразильского плоскогорья. Как правило, это
малонаселённые, сложные для жизни и работы районы.
Современная экономическая потребность вернула
из средневекового небытия и активно вовлекла в
промышленный оборот в новом качестве этот заме-
замечательный вид минерального сырья.
409
Энциклопедия для детей
на Нерли A165 г.) — около впадения
реки Нерль в Клязьму. В ХП—XVI вв.
при строительстве городских укреп-
укреплений, церквей и монастырских комплексов
«белый камень» (как тогда называли известняк)
добывали из открытых карьеров и подземных
каменоломен в районе деревень Киселиха, Кам-
кино и в других местах, расположенных на
высоком правом берегу реки Пахры. В те же
столетия главным строительным материалом Юж-
Южной и Западной Руси была плинфа — особой формы
плоский кирпич.
На протяжении XIV—XV вв. на русской земле
было возведено немало уникальных сооружений из
известняковых блоков. К ним относятся Гра-
Грановитая палата и Успенский собор в Московском
Кремле, Спасский собор Андроникова монастыря
в Москве, Троицкий и Успенский соборы Троице-
Сергиевой лавры. При Дмитрии Донском дере-
деревянные стены Кремля были заменены бело-
белокаменными, которые не раз спасали москвичей от
набегов литовцев и татар. Основным строительным
материалом в Московском княжестве служил
известняк, добывавшийся в районе деревни Мяч-
ково. ш
«Белый камень» служил не только для строи-J
тельства стен, но и для их украшения. С XII в. на
русской земле развивалось тонкое искусство
резьбы по камню — белокаменное «кружево»,
состоящее из своеобразных поясков с множеством
тонких колонок орнамента, фигур зверей, птиц,
сказочных чудовищ и библейских персонажей. С
особенной утончённостью и богатством украшен
подобной каменной резьбой Георгиевский собор в
Юрьеве-Польском.
Известняк, таким образом, сыграл важную роль
в формировании архитектурного облика городов
Северо-Восточной Руси. И лишь в XVI в. из
строительных работ его начал постепенно вытес-
вытеснять кирпич. Но и тогда «белый камень» сохранял
своё значение, выполняя другую роль: из него по
всей Центральной и Северной России на протя-
протяжении нескольких столетий сооружалось абсолют-
абсолютное большинство надгробных памятников и плит.
Уже в XIX в. местный известняк используется
всё меньше и меньше. В XX в. после Октябрьской
Древнерусские зодчие строят храм из известняка.
410
днцишйедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СРЕДНЕВЕКОВОЙ ЕВРОПЕ
каменоломни магматических пород
мраморные каменоломни античного мира
карьеры карбонатных пород, разрабатывавшиеся
со средних веков
каменоломни по добыче декоративных кварцитов
Энциклопедия для детей
революции прекращают строить церк-
церкви, получать строительный камень из
карьеров становится экономически не-
невыгодно. В последний раз местные мячковские
известняки были использованы при облицовке
станций московского метрополитена — «Белорус-
«Белорусской», «Октябрьской», «Парка культуры» и неко-
некоторых других. В 1961 г. разработка мячковских
известняков окончательно прекратилась.
Потребности в облицовочном и декоративном
материале теперь удовлетворяются за счёт не
местных, а привозных известняков. Много их
поступает из Мангышлакских карьеров (восточное
побережье Каспийского моря). Ими облицован 1-й
Гуманитарный корпус МГУ на Воробьёвых горах.
Постоянно привозится пилёный камень из Баран-
Баранского карьера, находящегося близ Симферополя.
МРАМОРНЫЙ ОНИКС
гробье Улугбека — средневекового эмира, матема-
математика и астронома — сделано из мраморного оникса
(Самарканд, усыпальница Тимуридов). В Москве
можно увидеть этот замечательный камень в отдел-
отделке станции метро «Белорусская-радиальная».
Здесь использован мраморный оникс из армян-
армянского месторождения Агамзалу.
МРАМОР
В качестве строительного материала часто исполь-
используют достаточно распространённые в карбонатных
толщах травертины — породы, образовавшиеся
при осаждении карбоната кальция из подземных
источников. Они образуются и в настоящее время
в вулканически активных областях: в Долине Гей-
Гейзеров в Йеллоустонском национальном парке
(США), на Камчатке и в других районах. Наиболее
декоративные сорта травертина буровато-жёлтых
цветов и с полосчатым рисунком называют мра-
мраморным ониксом. Он красив, но хрупок. Из такого
оникса сделаны некоторые сосуды, находившиеся
в гробнице египетского фараона Тутанхамона; над-
Известняк преобразуется в глубинах Земли в плот-
плотный мрамор. Он тоже широко используется в стро-
строительстве. Но область его применения несколько
иная. Прежде всего мрамор отлично поддаётся
обработке и идеально полируется. Он достаточно
вязок и прочен, а потому при ударах сразу не
раскалывается.
Это лучший материал для внутренней отделки
зданий, а его белые, слегка просвечивающие
сорта — излюбленный материал скульпторов.
Наиболее качественным является мрамор из
Каррарских карьеров Италии. Из него изготовлено
большинство статуй и памятников всех эпох — от
античной до современной включительно. Геогра-
География распространения изделий из этого зна-
знаменитого мрамора также необычайно широка. Они
есть даже в Северной и Южной Америке. В России
из каррарского мрамора созданы сотни скульптур,
которые украшают дворцы Санкт-Петербурга (на-
(например, Зимний дворец, Эрмитаж) и его при-
пригородов — Петергофа, Павловска, а также родовых
дворянских усадеб Подмосковья (например, Ар-
Архангельского).
ГРАНИТ
Аббатство Мон-Сен-Мишель в Нормандии.
Построено из розового гранита. Франция. XVII в.
Вторыми по значению строи-
строительными и декоративными
материалами являются серые
и красные граниты. За ними
следуют магматические поро-
породы лабрадориты, коричне-
коричневые и чёрные с красивыми си-
синими и зелёными отсветами и
перламутровым блеском;
плотные тёмно-серые мелко-
мелкозернистые базальты — за-
застывшая лава, а также квар-
кварциты, песчаники, сланцы.
Грандиозное впечатление
производят архитектурные
детали сооружений, выпол-
выполненные из гранита. Вели-
Великолепны красноватые колон-
колонны Исаакиевского собора в
Санкт-Петербурге, изготов-
изготовленные из карельских грани-
гранитов; исключительно величест-
величественны устремлённые ввысь на
15—20 м пилоны (квадратные
412
Полезные ископаемые
в сечении колонны) из розового гранита в каменной
симфонии изящного аббатства на острове Сен-
Мишель во Франции.
Из выборгских гранитов «рапакиви» изготовлен
пьедестал «Медного всадника» в Санкт-Петер-
Санкт-Петербурге, а из гранита острова Тулолон-Саари в
Финском заливе Балтийского моря — фигуры
атлантов при входе в Эрмитаж. Гранит исполь-
используется преимущественно в монументальной скуль-
скульптуре и архитектуре. Это очень стойкий и
долговечный материал. Он хорошо полируется и в
любом климате может сохраняться много сто-
столетий, а при благоприятных условиях — и
тысячелетия. Не случайно гранит — самый
распространённый камень для изготовления мо-
могильных плит и памятников. Из штучных камней
(т.е. таких, которые применяются для изготовле-
изготовления декоративной отделки или в качестве самосто-
самостоятельных изделий — например, надгробных плит),
используемых в мире, почти половина приходится
на долю гранита. В меньших масштабах (около
10%) применяются кварцит, песчаник, кровель-
кровельный сланец. На долю всех остальных материалов
(лабрадорита, габбро — магматической горной
породы тёмного цвета, базальта и т.д.) приходится
всего 3—4% мирового производства декоративных
и поделочных камней.
Завершая раздел о строительных и деко-
декоративных каменных материалах, приведём не-
несколько общих соображений. Времена строительст-
строительства зданий из каменных блоков канули в Лету.
Такие архитектурные комплексы, как ансамбли
древнегреческих и древнеримских городов, а
также соборы средневековой Европы, уникальные
дворцы исторической площади Пекина Тянь-
аньмынь и многие другие, сейчас уже не соз-
создаются. Свидетельством последних всплесков ка-
каменного строительства являются общественные и
жилые дома из вулканического туфа в Ереване и
других городах и посёлках Армении. Однако эра
природного камня не только не кон-
кончилась, но даже приобрела особый,
более общественный характер. С каж-
каждым годом всё шире и шире камень используется
в качестве облицовочного материала. При строи-
строительстве всех более или менее значительных
общественных сооружений — комплекса зданий
МГУ, высотных домов Москвы, станций метро-
метрополитена, театров, выставочных павильонов
и т.д. — для внутренней и внешней отделки
широко используют декоративные плитки из
мрамора, известняка, гранита, лабрадорита.
Сегодня, к сожалению, не учитывается правило
древних строителей — использовать местный
камень. Оказалось, что горные породы за тысяче-
тысячелетия своего существования приспосабливаются к
местному климату. Так, известняки, мраморы и
граниты южных тёплых краёв в северных широтах
не выдерживают перепады температур, многократ-
многократные замораживания и оттаивания. Примером
могут служить рассмотренные выше мячковские
(подмосковные) и бодракские (крымские) извест-
известняки. Из первых построена и украшена необык-
необыкновенной резьбой вся «белокаменная» Русь. Соз-
Созданные из этих известняков храмы, соборы,
гражданские сооружения уже сотни лет сохраняют
свой первозданный облик в нашем климате. А вот
в послевоенные десятилетия, восстанавливая раз-
разрушенные шедевры, стали использовать крымские
известняки из Бодракского карьера. Через 10—
15 лет они стали разрушаться. При использовании
«чужестранца» необходимо тщательно проверить
его способность долго сохранять свои качества в
другом климате.
Научно-технический прогресс создал множест-
множество дешёвых и достаточно прочных строительных
материалов — бетон, шлакобетон, железобетон,
разнообразные типы кирпичей. Но природный
камень всегда останется излюбленным строи-
строительным материалом.
Монастырь Мармашен, построенный
из вулканического туфа.
Датолит — новый поделочный камень и руда
для получения бора. Приморье,
месторождение Верхнее
(Россия).
413
Энциклопедия для детей
ГЛИНЯНОЕ
ВОЙСКО
ВЛАСТИТЕЛЯ
КИТАЯ
Одним из самых ярких
свидетельств «глиняной
цивилизации» может служить
терракотовый (сделанный из
обожжённой глины) мавзолей
императора Цинь Ши-хуанди
вблизи города Сиань в
Центральном Китае, в верхней
части бассейна реки Хуанхз.
Именно здесь более 2 тыс. лет
назад было создано одно из
настоящих чудес света. На
площади в несколько гектаров
была построена глиняная
усыпальница императора, где в
строгом соответствии с
регламентом древнекитайской
армии размещена глиняная
«армия». При этом были
созданы точные копии каждого
воина в натуральную величину,
копии лошадей и боевых
колесниц. Отдельно от боевых
порядков пехоты был сооружён
генеральный штаб со всеми ат-
атрибутами и офицерским
составом. Этот
непревзойдённый по масштабам
(уже обнаружено более 10 тыс.
статуй), тщательности
исполнения и грандиозности
замысла мавзолей полностью
выполнен из местных глин. Он
говорит о большом мастерстве
народа и высоком уровне
культуры и науки в те далёкие
времена.
Мавзолей императора Цинь Ши-Хуанди. Главный котлован
раскопок, глиняные скульптуры. Фрагмент фронтальной
шеренги воинов. Город Сиань, провинция Шаньси (Китай).
ПРОЧИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
По мере разрушения горных пород образуются
обломки самой разной величины. Скапливаясь,
они дают начало месторождениям обломочных
полезных ископаемых, важнейшими среди кото-
которых являются галечники, пески и глины. Галеч-
Галечники представляют собой скопления округлых
обломков твёрдых пород размером от 10 до 100 мм,
промежутки между которыми обычно заполнены
песками и глинами. Галька и гравий (обломки
величиной 1—10 мм) применяются при строи-
строительстве дорог, зданий, плотин и т.д. в качестве
наполнителя бетона, придающего устойчивость и
прочность сооружениям.
Строительство дороги в древней Галлии.
414
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
Пески (состоящие из частиц раз-
размером от 0,1 до 1,0 мм), которые
используют в строительстве, а также
как сырьё для изготовления стекла, керамики,
огнеупорного кирпича, состоят главным образом из
зёрен кварца.
Очень большое значение в жизни человека
всегда имели глины — тонкообломочные породы,
состоящие из частиц размером от 0,001 до 0,1 мм.
Это удивительные породы: в сухом состоянии они
обладают высокой прочностью и с трудом разру-
разрушаются, однако при увлажнении превращаются в
мягкую текучую массу. Среди разнообразных
минералов, слагающих глины, следует обратить
внимание на два — каолинит и монтмориллонит.
Качественные сорта каолинитовых глин высоко
ценятся как отбеливающий материал в текстиль-
текстильной промышленности (сукновальные глины), при
производстве фарфора и фаянса, в бумажной
промышленности и т.д. Эти глины не разбухают
при увлажнении. Сорта, не содержащие раствори-
растворимых компонентов и отличающиеся высокой плас-
пластичностью, выделяются в качестве терракотовых
(от итал. terra — «земля», cotta — «обожжённая»)
глин, с древнейших эпох используемых для
изготовления статуэток, ваз, табличек и других
изделий. После обжига они приобретают высокую
прочность и красивый коричневато-красный или
желтовато-красный цвет.
В отличие от каолинитовых монтмориллоните-
вые глины при соприкосновении с водой быстро её
поглощают, увеличиваются в объёме и приобре-
приобретают свойство текучести. При обжиге такие глины
сокращаются в объёме на 10—20%. Они обладают
замечательной способностью поглощать разнооб-
разнообразные вещества, что широко используется в
промышленности.
Роль глин в развитии цивилизации весьма
значительна. Особенно важна она была на ранних
ступенях эволюции человеческого общества. Мож-
Можно смело выделять этапы «глиняной культуры»,
когда мы говорим о древних культурах Месопота-
Месопотамии, Египта, Китая и Индии. Все эти древнейшие
очаги цивилизации развивались на равнинах, где
не было твёрдого природного камня. Главным их
строительным материалом в этих регионах были
разнообразные глины. Из них изготавливали
кирпич для строительства жилищ (сначала сырой,
а позднее его стали обжигать), создавали на
гончарном круге- керамическую посуду, делали
разнообразные терракотовые изделия (маски, ук-
украшения и т.д.).
АГРОХИМИЧЕСКОЕ
СЫРЬЁ
Грандиозное Лейпцигское сражение A6—
19 октября 1813 г.) не случайно было названо
♦битвой народов» — в нём участвовало свыше
500 тыс. человек различных национальностей.
Завершилось оно сокрушительным поражением
Наполеона от объединённой армии европейских
государств. Судьба Французской империи была
решена: Наполеон отрёкся от престола и был
сослан на остров Эльба. После битвы, в которой
погибло более 140 тыс. человек и много лошадей,
англичане тщательно собрали тела убитых, но не
для того, чтобы совершить христианский обряд
захоронения. Они увезли останки на свой остров,
чтобы переработать в костную муку и использовать
её в качестве удобрения для почв... Вот какое
значение уже в то далёкое время жители Туман-
Туманного Альбиона придавали фосфору, содержащему-
содержащемуся в костях!
Быстрое и неуклонное снижение плодородия
почв как дамоклов меч постоянно нависает над
судьбой земледельца, где бы и когда бы ни
занимался он своей тяжёлой работой. Известно
много примеров, когда богатые, тучные земли,
которые кормили десятки и сотни тысяч человек,
быстро превращаются в бесплодные пустыни.
Полчища насекомых (саранчи, колорадских жуков
и др.) — ещё одна беда. Они могут уничтожить весь
выращенный урожай. На протяжении тысячеле-
тысячелетий земледелец настойчиво борется с этими
главными невзгодами — истощением почв и
вредителями.
Чтобы обеспечить себя продовольствием, чело-
человек издавна использовал особые виды мине-
минерального сырья, так называемые агрохимические
руды. Они применяются как удобрения и мине-
минеральные добавки в корм домашнему скоту и птице.
Кроме того, руды, содержащие мышьяк, фтор,
барий, серу, используют для изготовления ядо-
ядохимикатов.
В настоящее время только для нужд сельского
хозяйства добывается несколько миллиардов тонн
различных РУД- К началу XXI столетия их
потребуется вдвое больше. Расходы на перевозку
руд огромны. Поэтому геологи пытаются найти
месторождения как можно ближе к потребителям,
т.к. перевозка именно этого сырья, как никакого
другого, увеличивает его стоимость.
Уже первые земледельцы удобряли свои поля
навозом, птичьим помётом (гуано), костной мукой,
золой. В древности и средние века крестьянам
часто приходилось покидать обжитые земли из-за
их истощения и осваивать новые, целинные
территории. Для этого выжигали большие участки
лесов, на которых непродолжительное время
получали более богатые урожаи. Однако земля
истощалась снова и снова. Сельское хозяйство
416
Полезные ископаемые
могло так развиваться до тех пор, пока планета
была мало населена и пригодных для земледелия
территорий хватало всем. Но население росло,
сокращались неосвоенные площади, над челове-
человечеством нависала реальная угроза голода. Появи-
Появились гипотезы, предвещавшие гибель всего населе-
населения земного шара из-за нехватки продуктов
питания. Хорошо известна, например, концепция
английского экономиста Томаса Роберта Мальтуса
A766—1834), согласно которой народонаселение
увеличивается в геометрической прогрессии, а
продовольствие — в арифметической. Немецкий
биолог Оскар Гертвиг вывел закон убывающего
плодородия почвы. Он утверждал следующее:
обрабатываемые почвы постепенно теряют своё
плодородие. Поэтому количество продовольствия в
мире год от года уменьшается, и человечеству в
ближайшем будущем грозит неминуемый голод. К
началу XIX в. в мире сложилась поистине
драматическая ситуация. Волны голода прокаты-
прокатывались каждые 3—5 лет почти по всем континен-
континентам. Несмотря на частые в то время засухи,
наводнения и похолодания, главной причиной
невысоких урожаев было всё-таки истощение почв
и вредители сельского хозяйства.
Это положение вряд ли смогла бы изменить
какая-либо общественно-политическая система,
будь то феодальная, капиталистическая или социа-
социалистическая. Подобная задача не могла решиться
без геологической науки. Именно геологам пред-
предстояло открыть источники жизненно важных для
человечества минеральных ресурсов.
С середины XIX в. началось производство
первых удобрений из фосфоритовых руд. В
учебных центрах мира (в Англии, Германии,
Франции) стали создаваться специальные научные
направления по использованию минерального сы-
сырья для агрономических целей. В 1804 г. в
университетах Москвы, Казани и Харькова были
открыты кафедры минералогии и сельского хо-
хозяйства, позднее преобразованные в кафедры
земледелия или грунтоведения. Становлению агро-
агрохимической науки способствовали теоретические
работы таких учёных, как Василий Михайлович
Севергин A765—1826), Яков Владимирович
Самойлов A870—1925), Александр Николаевич
Энгельгардт A832—1893), Дмитрий Иванович
Менделеев A834—1907), Николай Семёнович Кур-
наков A860—1941), Владимир Иванович Вернад-
Вернадский A863—1945), Дмитрий Николаевич Пря-
Прянишников A865—1948), Александр Евгеньевич
Ферсман A883—1945).
ТРИАДА ЖИЗНИ
Среди всего многообразия потребляемых растени-
растениями элементов особенно велика роль трёх: фосфо-
фосфора, калия и азота, часто называемых классической
триадой жизни. Именно необходимое их количест-
количество в почвах обеспечивает устойчивые высокие уро-
урожаи любых видов выращиваемых культур. Так,
средние содержания в породах земной коры, поч-
ГУАНО
ГУано (от исп. — *птичий помёт», ^удобрение»)
относится к одной из экзотических руд для получения
фосфора, калия и азотных удобрений. В сухом жарком
климате птичий помёт не разлагается. На островах, в при-
прибрежной зоне морей и океанов, в местах обитания огром-
огромного количества птиц (на птичьих базарах) он скапливается
в значительных количествах.
Особенно впечатляют грандиозные птичьи базары на
побережье Тихого океана в пустынях Сечура (Перу) и
Атакама (Чили). Здесь из океана поднимаются белые,
словно покрытые снегом, скалы. На них гнездится бес-
бесчисленное множество бакланов, олуш, пеликанов, чаек и
других птиц. Их помёт скапливался столетиями, образуя
пласты гуано толщиной до 3S м. Оно может быть двух
типов. Молодое гуано, возраст которого несколько сотен
лет, легко растворимо и содержит фосфорнокислый
кальций и нитраты. Другой тип имеет многотысячелетнюю
историю и представлен залежами труднорастворимых
фосфатов.
К особой разновидности гуано относятся так называ-
называемые пещерные фосфориты. Они образуются из экскре-
экскрементов обитающих в пещерах летучих мышей. Такого ро-
рода гуано известно в Австралии, Индонезии, Южной Амери-
Америке и других регионах.
В конце XIX — первой четверти XX вв. гуано использо-
использовалось в сельском хозяйстве в качестве удобрения, и в хи-
химической промышленности для изготовления спичек,
фотореактивов и т.д. Позже нашли более крупные и рас-
распространённые источники фосфора. Промышленное зна-
значение гуано почти сошло на нет. В странах традиционной
его разработки — в Перу и Чили — небольшие старатель-
старательские артели продолжают под лучами палящего солнце
добывать этот экзотический камень плодородия,
применяемый для местных нужд.
вах и золе растений соответственно составляют
(в %): фосфора — 0,08, 0,08, 7,0; калия — 2,6,
1,36, 3,0; азота — 0,003, 0,003, 0,1—2,0.
ФОСФАТНОЕ СЫРЬЁ
Путешественников, проезжающих по величайшей
в мире Трансамериканской автомагистрали, протя-
протянувшейся от Аляски до Огненной Земли, на участ-
участках дороги близ побережья Тихого океана в Перу
и Северном Чили ждёт «сюрприз». Им на некото-
некоторое время придётся погрузиться в зону удушаю-
удушающего запаха, который распространяется от много-
многочисленных небольших рыбоперерабатывающих за-
заводов. Там маленькие сардины-анчоусы превра-
превращают в костную муку, используемую в качестве
фосфатного удобрения. Вот уже более 300 лет Перу
лидирует по улову морской рыбы, добывая еже-
ежегодно 8—11 млн т A/5 всей вылавливаемой в мире
рыбы). И почти вся рыба перерабатывается в кост-
костную муку A,8—2,0 млн т), которая экспортируется
во многие страны мира.
Подобным промыслом занимаются и некоторые
другие прибрежные рыбодобывающие страны. Но
417
Энциклопедия для детей
получаемая из рыбы костная мука —
это «капля в море» тех потребностей в
фосфатных удобрениях, которые испы-
испытывают поля и плантации всех государств мира.
Дело в том, что фосфор потребляется расте-
растениями в гораздо большем количестве, чем он
может восстановиться в почвах естественным
способом. Вместе с каждым урожаем зерновых
культур, корнеплодов и каждым скашиванием
травы из почвы выводится большое количество
фосфора, которое переходит в зёрна, семена, орехи,
клубни и стебли. Если сжечь пшеницу, то
оставшаяся зола будет состоять на 47,9% из оксида
фосфора (Р2О5). Примерно такое же количество его
в золе зёрен кукурузы, льна, ржи, овса и
некоторых других сельскохозяйственных культур.
До 12—17% оксида фосфора содержится в золе
картофеля, свёклы, репы и других корнеплодов.
Несложные расчёты показывают, что каждый
собранный урожай пшеницы выносит с 1 га пашни
до 90 кг оксида фосфора, почти столько же
содержится и в твёрдых частях других растений.
В 60-е гг. XX в. только из почв обрабатываемых
земель бывшего СССР таким образом ежегодно
изымалось более 2,0 млн т Р2О5. Для увеличения
урожайности полей вдвое в почвы нужно ежегодно
вносить 5,0 млн т этого вещества. Решить такую
грандиозную задачу можно, только привлекая
новые источники фосфатных удобрений. И они
были найдены геологами. Это крупные место-
месторождения фосфоритов и апатитов, а также богатые
фосфором железные и марганцевые руды, торф.
Фосфориты — сложные комплексные соедине-
соединения, главной составной частью которых является
апатит: Cas(PO4K(F, C1, ОН).
Грандиозные месторождения, в которых сосре-
сосредоточено более 80% мировых запасов фосфатных
руд, образовались на прибрежных мелководьях
древних морей. 286—248 млн лет назад они
находились на месте предгорий Скалистых гор в
Северной Америке, 72—49 млн лет назад — в
пределах гигантского пояса, протягивающегося
вдоль южного побережья Средиземного моря от
Марокко до Израиля и далее на восток до Турции,
Ирана, Саудовской Аравии, Ирака. Там, где
располагался когда-то древний океан Тетис, воз-
возникли протяжённые, залежи фосфоритов, за-
заключённые ныне в толщах известняков, глин и
песков.
Ещё одним значительным источником фосфора
и его соединений служат апатитовые руды —
горные породы магматического происхождения.
Их уникальные и единственные в мире по
ТОРФ И УРОЖАЙ
Использование торфяных удобрений значительно
увеличивает урожай: например, корнеплодов —
на 90%, бобов — на 70%, капусты — на 60%, картофеля —
на 50%, кукурузы — не 40%, зерновых — не 30%.
масштабам месторождения обнаружены в 1926 г.
выдающимся русским учёным Александром Ев-
Евгеньевичем Ферсманом в центральной части Коль-
Кольского полуострова, в Хибинской тундре. До сих пор
на этом гигантском месторождении добывают
огромное количество руды, которое более чем на
60% обеспечивает производство фосфатных удоб-
удобрений в странах, входивших в состав СССР, а
также в больших количествах экспортируется в
другие зарубежные государства.
Существует также много небольших месторож-
месторождений фосфоритов, образовавшихся в далёком
прошлом на дне мелких E0—200 м) морей в
условиях жаркого климата. Источником фосфора
служили обогащенные фосфатами остатки орга-
организмов (скелеты, кости, раковины) и поступавшие
в моря насыщенные фосфором речные и подземные
воды. На дне образовывались округлые камешки-
стяжения диаметром 1—3 см, так называемые
«желваки». Они покрывали обширные пространст-
пространства. Желваки на 40—60% состоят из фосфатного
вещества, остальное — кварцевые песчинки и
глина.
Проблема возникновения огромных подводных
кладбищ фосфороносных организмов уже более
столетия волнует умы крупнейших геологов мира.
Палеонтолог А.П. Павлов считал, что подобное
массовое вымирание живых существ происходило
из-за резкой смены климатических условий их
обитания или из-за вспышек вулканической
деятельности. В.И. Вернадский доказал, что
эволюция органического мира в благоприятных
условиях обилия пищи, света и тепла приводит к
«взрывам жизни» — быстрому, лавинообразному
размножению организмов. Он установил, что в
такой обстановке распространение биохимической
энергии жизни низшими организмами было близ-
близко к скорости звука. Вслед за подобными
«взрывами жизни» при изменении условий су-
существования в худшую сторону наступала массо-
массовая гибель организмов и возникали поля смерти.
Вероятно, многие фосфоритовые месторождения,
образовавшиеся в древних озёрах и мелководных
морях, и есть древние «кладбища» разнообразных
организмов. Во время бурного размножения они
поглощали и скапливали фосфор, калий и азот в
своих скелетах, костях, панцирях, раковинах.
После того как в воде оказывались исчерпанными
главные минеральные компоненты, наступало
массовое вымирание. В дальнейшем костные
остатки могли растворяться или переотлагаться,
формируя руды.
На обширных просторах Восточно-Европейской
равнины от Балтийского моря до Уральского
хребта разбросано много мелких фосфоритовых
месторождений такого рода. Они расположены в
Эстонии и Ленинградской области (месторождения
Азери, Маарду, Кингисеппское), в Московской
(Егорьевское месторождение), Пермской (Вятско-
Камское), Брянской (Полпинское) и других облас-
областях России. На эти месторождения впервые
обратил внимание ещё в начале XIX в. Василий
418
Полезные ископаемые
Михайлович Севергин, опубликовавший в 1805—
1809 гг. несколько работ об улучшающих почву
фосфатных камнях из окрестностей Самары и
Екатеринбурга. И с тех пор этот незаменимый
камень плодородия добывают для нужд россий-
российского земледелия.
Из фосфоритов и апатитов изготавливают
следующие виды минеральных удобрений: фос-
фосфоритовую муку (тонкоразмолотый фосфорит);
простой и двойной суперфосфаты, имеющие состав:
Са(НгРО4J + CaSO4 и различающиеся концент-
концентрацией Р2О5, в простом его содержится 14—20%,
а в двойном — 40—50%. Соединения фосфора
используют также в керамической и химической
промышленности (для изготовления спичек, ле-
лекарств, препаратов для борьбы с вредителями
сельского хозяйства, фотоматериалов), металлур-
металлургии и многих других производствах.
В настоящее время в мире ежегодно производят
140—150 млн т концентратов фосфорных руд, что
соответствует 40—50 млн т Р2О5. Из них около 90%
расходуется на удобрения. Более половины миро-
мировой добычи фосфорных руд приходится на долю
США C4—40 млн т) и России C4—35 млн т).
Крупными производителями и экспортёрами их
являются также страны Северной Африки (Марок-
(Марокко, Тунис, Алжир, Египет), Ирак, Иран и острова
Тихого океана (Науру, Ошен, остров Рождества). В
странах с устойчивыми высокими урожаями на
1 га посевной площади фосфатные удобрения
вносят в следующем количестве: в Швеции —
100 кг, Голландии — 50 кг, Германии — 45 кг; в
странах СНГ — в 5—10 раз меньше. Установлено,
что 60—90 кг/га Р2О5 дают прибавку с каждого
гектара зерновых культур 4—5 ц, сена много-
многолетних трав — 10—15 ц, картофеля — 30—40 ц,
сахарной свёклы — 40—50 ц.
Помимо фосфоритных и апатитовых место-
месторождений для приготовления удобрений широко
используют шлаки (отходы) металлургической
переработки фосфористых железных и марган-
марганцевых руд. На поля Западной Европы ежегодно
вносится 7—9 млн т таких шлаков.
Мировые цены за 1 т в портах погрузки
составляют (в долларах) для руд — 8—10,
концентратов C1,2% РгОб) — 32—40, фосфорной
кислоты 350—400. Западная Европа, Англия,
Канада, Япония, Австралия и Индия практически
лишены этого вида минерального сырья и вы-
вынуждены его импортировать во всё возрастающих
объёмах. Добыча и потребление фосфатов —
наиболее динамично развивающаяся отрасль миро-
мирового хозяйства. Общий объём получаемых кон-
концентратов удваивается через каждые 10—15 лет;
всего же с 1937 г. отмечено увеличение добычи
фосфатного сырья в 5 раз.
КАЛИЙНЫЕ СОЛИ
Содержание калия в породах зем-
земной коры составляет довольно боль-
большую величину — 2,6%, но чаще всего
он связан очень прочными химическими связями
в твёрдых минералах, с трудом поддающихся
разложению в почвенных условиях. А потребность
в калии исключительно велика. В растениях он
расходуется на рост, а также защищает от
заболеваний, засух и морозов.
Наибольшая потребность в калии у тех рас-
растений, которые снабжают нас корнеплодами и
клубнеплодами. Так, в золе картофеля КгО
содержится 60%, в сахарной свёкле — 53,1%,
турнепсе — 45,4% и т.д. Каждый урожай выносит
из почвы 30—78 кг К2О с 1 га. 1 т КгО, внесённая
в почву в виде удобрений, увеличивает урожай
картофеля на 60 т, сахарной свёклы — на 40 т
(можно получить 6 т сахара), озимой пшеницы —
на 4 т, хлопка-сырца — на 2 т, льна — на 1,5 т. В
настоящее время потребление калийных удоб-
удобрений на 1 га посевов в пересчёте на 1 кг КгО
следующее: в Бельгии — 97, Германии — 77,
Нидерландах — 65, Дании — 61, Норвегии — 53,
Англии — 36, США — 30—40. В странах СНГ —
в 3—4 раза меньше, чем в США.
Издавна обычным калийным удобрением была
зола, остающаяся после сжигания различных
растений, торфа, горючих сланцев. Но она не могла
восполнить потери почвенного калия. Нужно было
найти новый источник получения калийных
соединений с огромными резервами. Оказывается,
он всегда был рядом. Это воды морей и океанов, а
также подземные воды. Они обладают поистине
неисчерпаемыми запасами калийных солей. Одна-
Однако нужно было научиться извлекать соли калия из
вод. Гениальное решение задачи предложил нидер-
нидерландский учёный Якоб Хендрик Вант-Гофф в
1896 г. Он установил порядок выпадения солей из
рассолов. Его идеи воплотила в жизнь плеяда
выдающихся учёных XX в., создав технологичес-
технологические системы. Среди этих учёных и наши соотече-
соотечественники — Николай Семёнович Курнаков и
Михаил Георгиевич Валяшко.
Эти работы позволили открыть «солнечный»
путь кристаллизации солей из морской воды. В
результате мир получил большое количество таких
жизненно важных веществ, как хлориды и
сульфаты натрия, калия, магния, кальция, карбо-
СЛАНЦЕВАЯ ЗОЛА И УРОЖАЙ
Б сельском хозяйстве с успехом применяется сланцевая
зола, являющаяся прекрасным удобрением. Она
содержит микроэлементы, ускоряющие рост растений
(кобальт, марганец, молибден, медь), и большое коли-
количество кальция, который уменьшает избыточную кислот-
кислотность почв, вредную для многих культур. Это позволяет
увеличить урожайность трав на 100%, капусты — не 53%,
ячменя — на 40%, картофеля — на 20%, ржи — на 10%.
Следующий элемент, входящий в триаду жиз-
жизни, — калий. Главным и единственным источни-
источником его получения являются калийные соли.
419
Энциклопедия для детей
ЧИЛИЙСКАЯ СЕЛИТРА
ГПеред нами лежал ужасающе бесплодный край,
» I /только покрытые снегом Анды привлекали взор» —
тек писал о западном побережье Перу и Чили немецкий
путешественник XIX в. Эмиль Пеппиг. Речь идёт об узкой
полосе суши шириной всего несколько десятков
километров и длиной более 2500 км, которая протянулась
между сверкающими белоснежными вершинами Анд и без-
безбрежными голубыми пространствами Тихого океана. Здесь
расположены две пустыни: Сечура на юге Перу и Атакама
на севере Чили. Здесь нет воды, ничего не растёт, кроме
кактусов. Земля покрыта щебнем, песком, пылью и солон-
солончаками (соларами).
Специфические природные условия сухого климата
привели к формированию уникальных месторождений
селитры. Выделен даже особый тип руд — «чилийская
селитра». Это смесь минералов: нитронатрита (ЫаЫОз) —
8,5—27,0%; нитрокалита (КЫОз) — 1,5—2,5%; сульфата
натрия — 12,0% и сульфата магния — 11,0%. Важной
примесью является йод, составляющий 0,03—0,4%.
До Первой мировой войны Чили было основным постав-
поставщиком селитры на мировой рынок. Селитра использовалась
для изготовления азотных и калийно-азотных удобрений и в
производстве чёрного пороха. В последующие годы в связи
с развитием технологий получения синтетической селитры и
искусственных удобрений значение чилийской селитры для
мировой экономики уменьшилось. Но и в настоящее время
из 70—80 млн т этого сырья, ежегодно получаемых в мире,
на долю Чили и Перу приходится 20—30 млн т. В последние
годы увеличилась попутная добыча йоде. Здесь ежегодно
получают 1—2 тыс. т при мировом производстве 4 тыс. т.
Согласно существующим представлениям, азот перво-
первоначально накапливается в рыхлых отложениях в результате
разрядов атмосферного электричества, деятельности
организмов или поступает из горячих вулканических источ-
источников. В условиях Чили и Перу нитраты сначала образовы-
образовывались в высокогорьях Анд. Затем они подземными водото-
водотоками выносились в предгорья. Здесь под воздействием
капиллярного подсасывания на глубинах 1—2 м под слоем
глин и песков возникала руда. Её месторождения
расположены, как правило, около небольших пологих
возвышенностей, обрамляющих крупные солончаки.
Одной из крупнейших в мире залежей селитры этого
типа является месторождение Педро де Вальдивия, распо-
расположенное в пустыне Атакама. Всё удивительно в этом не-
необыкновенном крае. Безжизненная плоская равнина (пам-
(пампе), бледно-голубое небо, чёткие силуэты Анд. Можно
Пустыня Атакама (Северное Чили).
420
наты натрия, а также соединения йода и брома.
Были построены крупные промышленные пред-
предприятия в заливе Кара-Богаз-Гол Каспийского
моря (Казахстан) и Мёртвом море (Израиль,
Иордания).
Теоретические разработки химиков и геологов
вдохнули новую жизнь в поиски подземных
месторождений так необходимых калийных солей.
Блестящий прогноз Н.С. Курнакова привёл к
открытию в 1925 г. крупнейших в мире скоплений
калийных солей (площадь около 3,5 тыс. км2,
запасы превышают 219 млрд т) в пределах
известного гигантского (площадь более 8 тыс. км2)
Верхнекаспийского соленосного бассейна, образо-
образовавшегося более 260 млн лет назад. Трудность
заключалась в том, что калийные соли хорошо
растворимы и легко уносятся водой. Поэтому в
самосадных соляных озёрах они встречаются
крайне редко. На уже открытых месторождениях
каменных солей калийные соли тоже непросто
распознать. Обычно они занимают ограниченные
участки по центру соленосных площадей, где
обволакиваются сверху и снизу мощными слоями
обычной каменной соли (NaCl). Без специальных
знаний обнаружить калийные соли исключительно
сложно.
Интересна судьба и другого соляного гиганта
мира — группы месторождений общей площадью
более 150 тыс. км2 в пределах Северо-Германской
низменности. Они образовались в древнем (возраст
258—248 млн лет) морском бассейне, прости-
простиравшемся от Англии через Северное море до
Дании, Германии и Польши. Люди издавна здесь
добывали пищевую соль, а встречающиеся в её
толщах красно-оранжевые и жёлтые пласты содер-
содержащих калий минералов — сильвина, карналлита
и кизерита — считали бесполезными пустыми
породами, осложняющими разработку месторож-
месторождений. Но времена меняются. В середине XIX в.,
когда начались поиски источников для калийных
удобрений, исследователи обратили внимание на
эти, казалось бы, ненужные породы. И с 1860 г.
началась новая жизнь старых соляных рудников,
которые переключились на добычу дефицитного
полезного ископаемого.
В настоящее время на долю месторождений
Северо-Германской низменности приходится 1/5
мировой добычи КгО. На первом месте по
производству калийных солей находятся горноруд-
горнорудные районы Саскачеван и Нью-Брансуик в Канаде,
где в 60—70-х гг. XX в. открыты грандиозные
месторождения калийных и каменных солей,
образовавшихся в древнем морском бассейне более
380 млн лет назад. Эти открытия вывели Канаду
на первое место A/3 мировой добычи).
Таким образом, в XX в. геологи совершили
могучий рывок в разведке месторождений столь
необходимой калийной соли. Лидерство в калий-
калийной индустрии прочно захватили пять стран:
Канада, Германия, Россия, Франция и США.
Сегодня на их долю приходится почти 85%
мирового производства, составляющее с начала
Полезные ископаемые
90-х гг. XX в. 17—18 млн т К2О. Из них 90—95%
идёт на изготовление удобрений. О росте добычи
можно судить по данным о мировом производстве
К2О (в млн т): 1913 г. — 1,3; 1940 г. — 3,0;
1950 г. — 4,3; 1960 г. — 8,0; 1970 г. — 15,1;
1990 г. — 18,2.
Помимо удобрений соединения калия исполь-
используются в медицине, при производстве моющих
средств, стекла, химических реактивов, для дуб-
дубления кож, при переработке золотых и серебряных
руд и в других отраслях промышленности.
Освоение неисчерпаемых подземных кладовых
надёжно обеспечило сельское хозяйство развитых
стран мира совершенно необходимым минераль-
минеральным сырьём. И не случайно именно в странах
Западной Европы и Северной Америки вот уже
более четверти века получают устойчивые и
высокие урожаи. Начиная с конца 80-х гг. XX в.
рынок калийных удобрений в этих странах
практически насытился, что привело к стабили-
стабилизации спроса и постепенному сокращению произ-
производства на 2—4% ежегодно. В густонаселённых
странах Южной и Восточной Азии, Южной
Америки, наоборот, ощущается острый дефицит
калиевых удобрений, несмотря на то что они
закупают около половины добываемого в мире
калиевого сырья. Особо ценятся сульфатные руды,
удобрения из которых легко усваиваются расте-
растениями. За 1 т K2SO4 платят 204—210 долларов.
Более распространённое хлоридное сырьё (КС1)
стоит дешевле — 110—140 долларов.
АЗОТНОЕ СЫРЬЁ
«Азот более драгоценен с общебиологической точ-
точки зрения, чем самые редкие из благородных ме-
металлов» — так писал об этом необходимом для
жизни элементе известный микробиолог Василий
Леонидович Омелянский. Азот идёт на построение
всех белков, хлорофилла и некоторых частей клет-
клетки. По разным оценкам в земной коре азота содер-
содержится (в %) 0,02—0,04; в живом веществе — 0,3;
атмосфере — 75,5; вулканических газах — 0,68—
37,84 (среднее 7,93); морской воде — 5 • 104;
организме человека — 5,14; в различных расте-
растениях — 1,5—12,4.
В обрабатываемых почвах азот пополняется
тремя путями: азот воздуха связывается почвен-
почвенными бактериями и бобовыми растениями; его
вносят в виде минералов, добытых в земных
недрах; он попадает в почву в виде соединений,
изготовленных промышленным синтетическим
способом (аммиак, сульфат аммония и др.). Азот
исключительно подвижный химический элемент.
В почвах он образует два типа соединений —
нитратные и аммонийные. Нитраты легко раство-
растворяются и выносятся водой, а аммиак просто
испаряется в атмосферу. Поэтому можно сказать,
что азота в почве всегда не хватает.
Основная масса азотных удобрений получается
синтетическим способом из азота, содержащегося
в воздухе. С бактериями и растениями в почву его
часами ехать по безлюдной пустыне и не увидеть даже по-
подобия зелёного цвета в окружающем пейзаже. Следы ног и
шин автомобилей надолго остаются в этом поистине «лун-
«лунном» уголке земного шара. Встречающиеся иногда причуд-
причудливые останцы (одинокие небольшие возвышенности) разру-
разрушенных под действием ветра соляных пластов немного
оживляют картину. Это исключительно трудное для жизни
место. Посёлки рабочих и служащих получают воду по
водопровод/, представляющему собой трубу диаметром
1,5 м, которая гигантской змеёй, поднятой на металличе-
металлические эстакады, протягивается от горных озёр Анд до побе-
побережья Тихого океана на 350 км и напоминает какое-то кос-
космическое сооружение. Вода — это жизнь. На поддержание
жизни только одного дерева здесь нужно столько же воды,
сколько по скромным нормам потребляют два человека.
С конца XIX в. в пампе распоряжались только
международные горнорудные компании. Наиболее
известная среди них — «Англо-чилийская нитратная корпо-
корпорация, Лтд.», представлявшая собой полностью самосто-
самостоятельное учреждение со своими законами, охраной и чёт-
чётким распорядком работ. Как немые свидетели былого
бурного расцвета нитратной промышленности по пустыне
разбросаны развалины глинобитных посёлков, огорожен-
огороженных глухими высокими стенами с одними и двумя ворота-
воротами. Тем не менее условия жизни и оплаты труда в компа-
компании были настолько притягательны для местного населения,
что самым большим наказанием было увольнение с пред-
предприятия. А уволить рабочего могли даже за 15 минут опоз-
опоздания. До 15 минут — штраф A% дневной зарплаты за каж-
каждую минуту опоздания). Смена длилась 8 часов, предпри-
предприятие работало круглосуточно. Пока не было трансчилий-
трансчилийского водопровода, воду подвозили в цистернах за сотни
километров с гор либо с помощью специальных солнечных
испарителей опресняли солёные растворы. В настоящее
время действуют только очень крупные предприятия с
годовым объёмом добычи селитры более 0,5 млн т. Безгра-
Безграничные запасы низкосортных руд (с содержанием ЫаЫОз
менее 8%), отлаженное производство, дешёвая рабочая
сила — всё это способствует сохранению в обозримом
будущем по крайней мере современного уровня разработ-
разработки этих уникальных природных образований.
Такие памятники
устанавливают
на могилах
погибших
в пустыне
Атакама
(Северное Чили).
421
Энциклопедия для детей
поступает меньше, до 400 млн т в год.
И только на третьем месте находится
минеральное сырьё. К сожалению,
природа не наделила недра Земли достаточным
количеством азотных полезных ископаемых.
Азотное минеральное сырьё представлено селит-
селитрами, гуано, мочевиной и торфом.
Наибольшее значение имеют месторождения
селитры в Южной Америке, Северном Чили и
Южном Перу (в пустынях Сечура и Атакама).
Именно отсюда поступает на мировой рынок
знаменитая чилийская селитра. Но есть ещё
бесчисленное множество мелких и мельчайших
скоплений селитры (селитренников), расположен-
расположенных в других пустынях и полупустынях на нашей
планете. Они с самых древних времён исполь-
используются как удобрения для виноградников и
бахчевых культур.
Соединения азота настолько подвижны в при-
природной среде, что для их накопления необходимы
особые условия. Прежде всего нужны сухой
жаркий климат и отсутствие пышной расти-
растительности, которая энергично их поглощает.
А.Е. Ферсман дал селитренникам даже специ-
специальное название: хроноксенные (враждебные вре-
времени) образования, т.е. не способные длительное
время сохраняться в земных недрах. Поэтому
известные в мире селитренники возникли срав-
сравнительно недавно и имеют возраст не старше
нескольких тысяч лет. Малейшие изменения
климата приводят к их растворению и рассеи-
рассеиванию. К категории особо ценных удобрений
относятся калиевые селитры, мелкие скопления
которых встречаются на Кавказе, на обширных
пространствах Средней Азии и Южного Казахста-
Казахстана, в Индии, Иране, Афганистане и других
засушливых регионах мира.
Селитра накапливается на буграх, холмах и
пологих грядах, образуя на них корки, линзы,
налёты (выцветы) толщиной всего несколько
сантиметров, где содержание селитры около 5—
8%. Однако роль этих минеральных карликов в
жизни земледельцев исключительно велика.
Прежде всего на протяжении тысячелетий они
служили важным источником удобрений для
местных садов и виноградников, бахчевых и
овощных культур. Существует много местных
названий, которые дали различные народы селит-
селитренникам. Так, в Чили и Перу наиболее богатые
руды называют «каличе». В Средней Азии в
названиях месторождений присутствуют слова
«кара» (город, поселение), «тюбе», «тобе», «тепе»,
«добо» (холм). Из известных разработок можно
назвать месторождение Караултепе, Мунтюбе и др.
Вообще происхождение селитренников весьма
загадочно. Крупнейшие учёные мира бились над
разрешением этой тайны. Наиболее обоснованная
теория предполагает, что селитренники образуют-
образуются в результате циркуляции растворов, обога-
обогащенных нитратами, образующимися при окисле-
окислении органического вещества. В пустынях рассолы
поднимаются вверх по тончайшим капиллярам в
глинистых породах. На холмах и других возвы-
возвышенных участках местности испарение воды
усиливается, и из растворов выпадают различные
соли. Нитраты, как наиболее растворимые соеди-
соединения, осаждаются последними. При новом по-
поступлении влаги нитраты опять растворяются и
продолжают своё движение. Поэтому селитрен-
селитренники обладают одним замечательным свойством: в
отличие от других видов месторождений они
восстанавливаются. Собранные человеком корки,
выцветы и налёты достаточно быстро воспол-
восполняются. Особенно активно этот процесс происходит
при смене влажной погоды на сухую, ветреную и
жаркую.
В настоящее время для рационального ведения
сельского хозяйства необходимо ежегодно вносить
в почвы до 80—100 кг азота на 1 га. Поэтому
производимых ежегодно в мире около 80 млн т
азотных удобрений далеко не достаточно. Из них
на долю минерального сырья, поступающего на
мировой рынок, приходится 15—20 млн т, добы-
добываемых на месторождениях Чили, Перу и других
стран. Цена этой селитры в зависимости от состава
концентратов колеблется в пределах 100—150
долларов.
МАГНЕЗИАЛЬНОЕ СЫРЬЁ
Магний также необходим для развития культур-
культурных растений, как и рассмотренная выше триада
химических элементов — фосфор, калий, азот.
Магний входит в состав хлорофилла и непосред-
непосредственно участвует в фотосинтезе. В семенах мас-
масличных растений (подсолнечник, хлопок, рапс), а
также кукурузы, клевера, льна и фасоли содер-
содержание MgO составляет 7—20%. С 1 га пахотных
земель каждый урожай зерновых уносит 10—15 кг
окиси магния, а урожай картофеля, свёклы и
ржи — 30—70 кг. Если говорить о минеральных
источниках магния, то следует выделить калийно-
магнезиальные соли (минералы — лангбейнит, по-
лигалит, каинит, кизерит и эпсомит); доломиты —
карбонаты магния и кальция, (содержание в них
MgO — 19—22%) и глубинные магматические
породы — дуниты и серпентиниты. В них содер-
содержание MgO достигает 48%. Молотый серпентинит
существенно повышает урожайность и качество
сахарной свёклы, табака, цикория и некоторых
других культур. Он широко применяется в качест-
качестве удобрений во многих странах мира, в частности
в Новой Зеландии. Особенно высокий эффект дос-
достигается при смешивании молотого дунита или
серпентинита с суперфосфатом. В результате расте-
растения лучше усваивают фосфор и быстрее разви-
развиваются.
Найти качественные доломиты, не содержащие
вредных примесей, достаточно сложно. Большое
их количество добывается попутно при разработке
месторождений других полезных ископаемых,
которые залегают в карбонатных толщах. К ним
относятся месторождения в горах Каратау (Казах-
(Казахстан), Ирландии, долине Миссисипи (США).
422
Полезные ископаемые
Ещё сложнее ситуация с дунитом и серпенти-
серпентинитом. Требования к ним достаточно жёсткие.
Лучше всего, когда породы состоят на 95—97% из
минерала оливина — (Mg, FeJ(SiO4), ибо любая
примесь резко понижает их агрохимические свой-
свойства. Таких месторождений очень мало на нашей
планете. Из наиболее известных и крупных можно
отметить Нижнетагильский дунитовый массив на
Среднем Урале, дуниты района Капаоник в Сербии,
ультраосновные массивы в Греции.
В большинстве случаев дуниты и серпентиниты
получают в качестве побочного продукта при
разработке месторождений асбеста, хромита и
медно-никелевых и платиновых руд. Доломиты,
дуниты и серпентиниты, используемые в качестве
минеральных удобрений, — очень дешёвое сырьё,
и цена 1 т не превышает 4—5 долларов. Ежегодно
в США получают 40—45 млн т доломитов из 136
месторождений, расположенных более чем в
половине штатов страны. Только часть исполь-
используется в сельском хозяйстве. Основная же масса
доломитов используется в керамической, химиче-
химической, металлургической промышленности и для
изготовления огнеупоров. Из добываемых в мире
5 млн т дунитов почти всё сырьё потребляется для
изготовления абразивов и в металлургическом
производстве. Только небольшая часть идёт на
удобрения. Цена 1 т высококачественного дуни-
та — 80—120 долларов.
СЕРА
Сера была известна человеку с глубокой древности.
Её лимонно-жёлтые кристаллы и натёки выглядят
как яркие пятна на склонах гор и в жерлах вулка-
вулканов, пещерах и пустотах, толщах известняков. В
древности её использовали для приготовления по-
пороха, а также в медицине и косметике.
В средние века сера шла на приготовление
серной кислоты, а часть её использовалась в
сельском хозяйстве: серным порошком опыляли
виноградники и хлопчатники, чтобы уничтожить
вредителей.
Потребление серы резко возросло в середине
XX столетия. Было установлено, что она тоже
важна для роста растений. В золе семян кукурузы,
клевера, фасоли, клубнях картофеля и корнепло-
корнеплодах свёклы содержание серного ангидрида состав-
составляет 1—6,5%. Поэтому необходимо ежегодно
вносить от 20 до 120 кг серы на 1 га пашни.
Исключительно важна и серная кислота, которая
совершенно необходима для переработки фо-
фосфоритов в суперфосфат — ключевой продукт
минеральных удобрений.
В начале XX в. общая мировая добыча серы
составляла всего несколько миллионов тонн, но
уже в 1960 г. достигла 18, а в 1987 г. — 54,2 млн т.
В настоящее время серу получают из трёх главных
источников: из самородной серы, пиритовых (FeS2)
руд и путём попутного извлечения серы из нефти,
газа, отходов металлургического производства. В
течение первой половины XX в. наибольшее
Перегретая вода .
A60-170*73 *
Добыча серы методом подземного расплавления.
Благодаря низкой температуре плавления серы A14° С)
её можно извлекать из недр Земли сравнительно
дешёвым способом, не строя дорогостоящих шахт.
На площади разведанного месторождения бурят
несколько скважин, примерно через каждые 25 м,
до глубины залегания серы. Получаются как бы
огромные пчелиные соты. Затем в каждую
ячейку (скважину) опускают три трубы, помещённые одна
в другую. В самые широкие трубы нагнетается
горячая вода, температура которой достигает
приблизительно 170° С. По самым узким трубам
поступает сжатый воздух. Под действием горячей воды
сера плавится и по средним трубам выталкивается на
поверхность.
423
Энциклопедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ФОСФАТНЫХ,
Полезные ископаемые
КАЛИЙНЫХ РУД И СЕРЫ
Ящ1 flp месторождения фосфоритов
^Ш месторождения калийных солеи
|~| месторождения серы
Энциклопедия для детей
значение имели месторождения само-
самородной серы. Мировым лидером были
США. Начиная с 1960 г. из пластов
серы, залегающих на глубинах 500—700 м на
побережье и в акватории Мексиканского залива,
ежегодно добывают более 7,0 млн т серы. В СССР
до 1925 г. практически не существовало собствен-
собственной сырьевой базы. И только в 30-х гг. открыли
крупные месторождения в Прикарпатье (Украи-
(Украина), Гаурдакское в Туркмении и Водинское в
Среднем Поволжье, которые стали сырьевой базой
для химической промышленности страны.
Первое месторождение в СССР было открыто в
Центральных Каракумах в невероятно трудных
условиях. Экспедиции А.Е. Ферсмана и Д.И. Щер-
Щербакова в 1925—1926 гг. пересекли безжизненную
знойную пустыню на верблюдах и среди моря
песчаных холмов обнаружили необычные бугры
Чеммерли, представлявшие собой пласты песков,
сцементированные серой. Там был построен сер-
серный завод, а готовую продукцию караванами
вывозили в Ашхабад. С этими месторождениями
связано знаменательное событие в жизни стра-
страны — первый в мире автопробег через Цен-
Центральные Каракумы весной 1929 г. на двух
автомобилях. Помимо пропаганды советской влас-
власти в Средней Азии, это мероприятие имело целью
установить более надёжную связь серного завода с
промышленными центрами.
Другим источником серы вот уже более ста лет
служат колчеданные руды, на 90% состоящие из
прочного золотисто-жёлтого минерала пирита
(FeS2). Он широко распространён в природе и
раньше, во времена золотых лихорадок, часто
вводил в заблуждение непрофессиональных ста-
старателей, путавших его с настоящим золотом.
На протяжении столетий пирит не представлял
никакой экономической ценности. От него всяче-
всячески стремились избавиться. Огромные отвалы
серного колчедана, как его именуют по-другому,
отравляли окружающую среду. Острая потреб-
потребность в серной кислоте заставила вспомнить об
этих рудах, и их начали энергично использовать.
Главными производителями пирита были Испа-
Испания, добывающая вот уже сто лет по 2,5—3,0 млн т
пиритовых концентратов в год, и Япония, начав-
начавшая разработку колчеданных месторождений в
30-х гг. XX в. и стабильно получающая ежегодно
3,0—3,5 млн т руды.
С начала 50-х гг. возникло новое производ-
производство — извлечение серы из нефти и природного
газа. Полученный дополнительный продукт быст-
быстро окупил затраты на его производство и стал
приносить высокую прибыль.
Следующим шагом было создание технологий
по улавливанию серы из газов металлургических
заводов, выбрасываемых в атмосферу. Соотно-
Соотношение трёх источников серы постоянно меняется.
Если в 1975 г. было получено (в млн т) 34,1 (из них
самородной серы — 10,0, серы из пирита 8,1 и
восстановленной серы — 24,0), то в 1993 г.
произведено 53,9 млн т (из них самородной серы-
6,1, серы из пирита — 8,0 и восстановленной
серы — 39,1). В бывшем СССР с 1988 по 1993 г,
производство серы сократилось (в млн т) с 7,7 до
5,0, а серной кислоты — с 29,2 до 19,5. В
настоящее время в мире производят около
100 млн т серной кислоты. Цены на серу снизи-
снизились со 150 долларов за 1 т в 1985 г. до 70—80
долларов в 1993 г.
Какую роль сыграли агрохимические руды в
жизни общества? Мы можем смело утверждать,
что они в XX в. в буквальном смысле спасли
человечество от угрозы неминуемого голода.
Представьте, что эти руды вдруг исчезли с нашей
планеты. В ближайшие десять лет урожаи сельско-
сельскохозяйственных культур сократятся по крайней
мере на 30%. А это значит, что голодать будет не
только население в странах Центральной Африки
и Южной Азии, но и в ныне процветающих странах
Европы и Северной Америки.
Количество вносимых в почву удобрений неза-
незамедлительно сказывается на урожайности полей.
Например, в Южно-Африканской Республике в
1992 г. потребление удобрений сократилось на
15% и одновременно производство сельскохозяйст-
сельскохозяйственной продукции уменьшилось на 17%. Бывает,
конечно, и наоборот. В некоторых хозяйствах
вносят слишком много удобрений без учёта
биологических возможностей растений. В резуль-
результате в них накапливаются некоторые вредные для
здоровья человека вещества в слишком высоких
концентрациях. В быту появились понятия «ни-
«нитратные овощи» (т.е. овощи, в которых накопилось
много нитратов — азотных удобрений) и «экологи-
«экологически чистая продукция» (т.е. овощи и фрукты,
выращиваемые без подкормки удобрениями и без
обработки химическими веществами). Однако
глобальное решение этой проблемы — не в отказе
от удобрений. Для человечества это самоубийст-
самоубийственный путь, который неминуемо заведёт в тупик.
Продовольственную проблему можно решить,
только развивая минерально-сырьевую базу
агрохимии и научно обоснованно применяя удоб-
удобрения.
Не случайно промышленно развитые страны
мира постоянно увеличивают производство удоб-
удобрений. Например, в США в течение пяти лет
A971—1976 гг.) валовой национальный продукт
увеличился в 1,5 раза, в то время как добыча руд,
в том числе и для производства удобрений,
возросла более чем в 2 раза. Отдельные виды
минерального сырья, жизненно важные для благо-
благосостояния и обороноспособности государства, отно-
относят к категории стратегических, и добыча их
строго контролируется правительством. Так, в
России, 1 июня 1993 г. президент страны издал
специальный указ, согласно которому мине-
минеральные удобрения теперь находятся в списке
стратегически важных сырьевых материалов.
426
Полезные ископаемые
НЕФТЬ И ГАЗ
Слово «нефть» появилось в русском языке в
XVII в. и происходит от арабского «нафата»,
что означает «извергать». Так называли в
IV—III тыс. до н.э. жители Месопотамии (Дву-
(Двуречья) — древнего очага цивилизации — легко-
легковоспламеняющуюся маслянистую чёрную жид-
жидкость, которая действительно иногда извергается
на поверхность земли в виде фонтанов. Этот
благодатный край в среднем и нижнем течении рек
Тигр и Евфрат сказочно богат нефтью. Сейчас на
его территории располагаются такие крупнейшие
нефтедобывающие страны, как Ирак и Кувейт.
Человек по достоинству оценил полезные свой-
свойства этого уникального природного продукта и
издавна стал использовать его в хозяйственной
деятельности. На более позднем этапе развития
цивилизации благодаря нефти произошла настоя-
настоящая промышленная революция, а XX век стали
называть «веком нефти».
Нефть занимает особое место среди других
видов полезных ископаемых. Продукты её перера-
переработки — бензин, керосин и дизельное топливо —
дают людям тепло, приводят в движение автомо-
автомобили и поезда, самолёты и корабли. Нефть — это
синтетические волокна и многие другие ценные
продукты.
Непременным спутником нефти является при-
природный горючий газ. Выходя по трещинам из
земных недр, газ нередко воспламенялся. «Вечные
огни» раньше горели в Месопотамии, Иране, у
подножия Большого Кавказа, в Северной Америке,
Индии, Китае, на Малайских островах. Древние
люди поклонялись «священному огню», как бо-
божеству, строили рядом храмы. Один из наиболее
древних храмов огнепоклонников находился в
селении Сураханы близ города Баку в Азербайд-
Азербайджане. Он действовал до середины 70-х гг. XIX в.
Практическое использование горючего газа
началось в первой половине XIX столетия. Сначала
в Лондоне, а затем в Париже, Нью-Йорке, Берлине,
Петербурге и Москве появились газовые горелки,
освещавшие улицы и жилые дома. Однако это был
искусственный газ. Его получали при переработке
каменного угля и горючих сланцев.
Природный газ нашёл широкое применение в
промышленных масштабах лишь в 20—30-е гг. XX
столетия. Сегодня он вместе с нефтью составляет
основу топливно-энергетического баланса мира.
Продукты химической переработки природных
горючих газов широко используются во многих
отраслях промышленности, сельского хозяйства,
на транспорте и в быту.
Что же такое нефть и природный горючий газ?
Какие свойства сделали их столь необходимыми
людям?
«ГОРНЫЙ ВОСК»
Около источников нефти или там, где она залегает неглу-
неглубоко, в природе встречается воскообразное минераль-
минеральное вещество — озокерит (от грет, «озо» — «издаю запах»
и «керос» — «воск») — разновидность природных битумов.
Оно жирное не ощупь, имеет запах керосина. По внешнему
виду озокерит напоминает пчелиный воск и поэтому часто
называется «горный воск» или «минеральный воск».
Он образует скопления — преимущественно в виде жил
(заполняя трещины). Известны и пластовые — поровые (руд-
(рудные) залежи. В них озокерит пропитывает хорошо проница-
проницаемые пески, песчаники и известняки, заполняя от 4 до 16%
их объёма.
Цвет озокеритов от светло-жёлтого и коричневого до
темно-зелёного, бурого и почти чёрного. Это зависит от
содержания в них асфальтово-смолистых веществ.
Озокерит может быть мягким и пластичным, мазеоб-
мазеобразным (при большом содержании жидких и газообразных
углеводородов), а может быть твёрдым и хрупким (при
малом их содержании).
Удельный вес озокерита 0,85—1,0. Температура
плавления 52—100° С. Воспламеняется озокерит при
температуре около 220° С. Легко загорается от спички и
горит ярким коптящим племенем.
Озокерит представляет собой смесь твёрдых углеводо-
углеводородов — парафинов — с некоторой примесью жидких неф-
нефтяных масел и смолистых веществ и газообразных углеводо-
углеводородов. Он хорошо растворяется в органических растворите-
растворителях — бензине, керосине, нефти, сероуглероде, бензоле,
хлороформе и в разных смолах. Почти нерастворим в спир-
спирте, воде и щелочах.
Он образуется при выпадении (кристаллизации) незна-
незначительной части парафинов, содержащихся в нефти, когда
они поднимаются по трещинам вверх и охлаждаются.
Чтобы получить чистый озокерит, содержащую его по-
породу вываривают в котлах, а когда озокерит всплывает, его
сливают в формы, где он загустевает. Чистый озокерит име-
имеет белый или бело-жёлтый цвет и мелкокристаллическое
строение.
Самым крупным месторождением озокерита является
Бориславское (Западная Украина). Оно приурочено к одно-
одноимённому нефтяному месторождению. Здесь выходят жи-
жилы озокерита мощностью до нескольких метров, которые
прослеживаются до глубины 140 м. Они заключены в толще
песчаников и сланцев.
Месторождения озокерита известны также в Узбекис-
Узбекистане — Шорсу (Фергана), Туркмении (пластовые и жильные
залежи на полуострове Челекен). Широко распространён
жильный озокерит в Румынии и США (штат Юта). Известен
озокерит в Китае (Джунгарский нефтегазоносный бассейн)
и ряде других районов мира.
Озокерит широко применяется в промышленности для
различных практических целей. Его качество тем выше, чем
выше температура плавления и твёрдость. Озокерит не про-
проводит электричества, поэтому используется в радио- и элек-
электротехнике как электроизоляционный материал. В химиче-
химической промышленности озокерит применяется в производст-
производстве лаков. В медицине —- для получения вазелина, мазей,
кремов, в также для теплолечения (озокеритотерапия).
Большая часть озокерита перерабатывается в церезин —
чрезвычайно ценный для промышленности продукт.
Последний представляет собой твёрдую смесь парафинов,
плохо кристаллизующихся и обычно находящихся в аморф-
аморфном или мелкокристаллическом состоянии.
В результате сухой перегонки озокерита получаются
газообразные и жидкие углеводороды, смазочные масла,
парафин и кокс.
427
Энциклопедия для детей
I
* * *
Самая «древняя» нефть обнаружена в Австралии в
220 км к востоку-юго-востоку от города Катрин на
глубине 345 м в породах, возраст которых определен в
1,5 млрд лет.
ПРИРОДНЫЙ АСФАЛЬТ
Асфальт (от греч. «асфапьтос» — «горная смола») —
гшминеральное вещество из группы природных битумов.
По внешнему облику — твёрдое или полутвёрдое, вязкое,
эластичное; тёмно-коричневого или чёрного цвете.
Асфальты содержат от 25 до 50% масел, иногда обога-
обогащены серой — до 10—15% и более. Их удельный вес —
1,0—1,1. Они размягчаются при температуре от 20 до
too* с.
Природный асфальт образуется из нефти. Когда она
поднимается на поверхность, то постепенно теряет легко
испаряющиеся углеводородные соединения. В результате
накапливаются смолисто-асфальтеновые вещества. Они
окисляются и уплотняются, превращаясь в более твёрдые
массы.
В результате сначала возникает мальта — густая,
очень вязкая, почти чёрная нефть, богатая кислородом и
серой. Дальнейшие превращения приводят к образованию
из мальты твёрдого, легко плавящегося асфальта — смеси
окисленных углеводородов нефти.
Плотный асфальт, возникающий при истечении нефти
на поверхность, и горные породы, пропитанные им, назы-
называются кирами. Они словно пробки, «запечатывают»
скопления нефти, открывающиеся наружу, и благодаря
этому предохраняют подпитывающую их нефтяную залежь
от полного разрушения.
Асфальт заполняет поры песков и песчаников, трещи-
трещины и каверны известняков и доломитов. Содержание
асфальта в породах колеблется or 2—3 до 20% и более.
Иногда асфальт образует более или менее мощный
покров («асфальтовые озёра») на «нефтяных озёрах».
Например, на острове Тринидад находится самое боль-
большое «асфальтовое озеро» в мире. Оно имеет около 600 м
в диаметре и занимает около 40—45 га. Мощность покро-
покрова составляет 30—40 м. Здесь «асфальтовое озеро» распо-
располагается над разрушающимся нефтяным месторождением,
которое непрерывно подпитывает снизу асфальтовую
залежь.
Поверхность озера неровная. До глубины 0,3—0,6 м
асфальт настолько загустел и затвердел, что человек,
стоя на нём, не оставляет следов даже в жаркую погоду.
Глубже асфальт размягчается. Запасы асфальта в «озере»
оцениваются более чем в 25 млн т.
«Асфальтовые озёра» меньших размеров, чем
Трннидадское, известны в Калифорнии (Северная Амери-
Америка), Венесуэле (Бермудве, Южная Америка), в Азербайд-
Азербайджане (Апшеронский полуостров), на Северном Сахалине и
в других областях планеты.
Оригинальный источник асфальта есть в Мертвом море
(Ближний Восток). Здесь куски асфальта всплывают на по-
поверхность со дна моря.
Крупнейшим пластовым поровым скоплением асфаль-
асфальта является месторождение Атабаска (Канада). Здесь вы-
выходящие на поверхность песчаники раннемелового возрас-
возрасте насыщены (до 20%) асфальтом. Запасы последнего
оцениваются в 80—100 млрд т. Крупная зона асфальто-
носных пород с запасами того же порядка, что и в Ата-
Атабаске, протягивается на юго-востоке Венесуэлы (битуми-
(битуминозный пояс Ориноко). Свыше 200 месторождений
асфальта известны в Аргентине. Кроме того, месторожде-
месторождения асфальта находятся в нефтяных районах Франции,
Иордании и в Израиле.
СОСТАВ
И ФИЗИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА
НЕФТИ И ГАЗА
Нефть — горючая маслянистая жидкость со специ-
специфическим запахом. Состоит она в основном из
жидких углеводородов, которые образованы толь-
только углеродом и водородом. Причём в составе нефти
углерод преобладает — его содержится 79—88%,
а водорода всего 11—14%. Кроме жидких углево-
углеводородов нефть в небольших количествах (до 5%)
содержит серу, кислород и азот. В очень незна-
незначительных концентрациях (до 0,03% ) в нефти при-
присутствуют металлы — ванадий, никель, железо,
алюминий, медь, магний, барий, стронций, мар-
марганец, хром, кобальт, молибден, калий, натрий,
цинк, кальций, серебро, галлий, а также бор,
мышьяк, йод.
Одна из важных характеристик сырой (непере-
работанной) нефти — плотность. Она возрастает с
увеличением процентного содержания в ней тяжё-
тяжёлых углеводородов (например, смол).
По плотности выделяют лёгкую (800—
870 кг/м3), среднюю (871—910 кг/м3) и тяжёлую
(свыше 910 кг/м3) разновидности нефти.
Для специалистов важны и такие показатели,
как температура начала кипения (выше 28° С),
удельная теплота сгорания D3,7—46,^ МДж/кг) и
температура вспышки C5—120° С).
Вязкость — показатель текучести сырой неф-
нефти— возрастает с увеличением её плотности.
Основу горючих газов составляет смесь газооб-
газообразных углеводородов — метана, этана, пропана,
бутана и пентана. Доля углерода в горючих газах
составляет 42—78%, водорода — 14—24%. Обыч-
Обычно содержание азота в виде примеси не превышает
11%, но иногда достигает 30—50% и более. Кроме
того, присутствуют углекислый газ, водяные пары.
Содержание углекислого газа колеблется от долей
процента до 2—4%, реже до 10—15% и более. В
горючих газах содержатся также гелий, аргон,
водород, ртуть. Концентрации гелия в боль-
большинстве случаев составляют сотые и тысячные
доли процента, но имеются месторождения горю-
горючих газов с содержанием гелия 5—8%. Кислород
находится в связанном состоянии в составе
углекислого газа.
Природный горючий газ обычно бесцветный и,
как правило, без запаха. Исключением является
газ, в состав которого входит сероводород.
Горючие газы состоят в основном из метана
(85—99,5%). В залежах газа иногда присутствуют
газоконденсаты, представляющие собой природ-
природную смесь газообразных и легкокипящих жидких
углеводородов. При больших давлениях и высоких
температурах, господствующих в недрах, газокон-
газоконденсаты находятся в парообразном состоянии. Но
в условиях низких температур и обычного атмо-
атмосферного давления из них выпадает жидкая
428
Полезные ископаемые
составляющая — конденсат. Это — бесцветная или
светло-коричневая жидкость. Природный газ по-
помимо главного своего назначения — служить
топливом используется в химической промышлен-
промышленности для производства синтетического каучука и
полиэтилена.
Наиболее ценное свойство нефти и горючего
газа — то, что они выделяют при горении
значительное количество тепла. Отношение коли-
количества теплоты, выделяющейся при горении, к
массе сгоревшего до конца (т.е. до образования
углекислоты и воды) вещества называется тепло-
теплотой сгорания топлива. Нефть, природный горючий
газ и их производные обладают наивысшей среди
всех видов топлива теплотой сгорания. Теплота
сгорания природных горючих газов в среднем
равна 38—40 МДж/кг, а нефти — 42—47 МДж/кг.
ВЕЛИКИЙ
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ СПОР
О ПРОИСХОЖДЕНИИ
НЕФТИ
Происхождение нефти является одной из тайн
природы, издавна волнующих умы учёных. Спор о
происхождении нефти относится к числу «великих
геологических споров», к сожалению ещё не завер-
завершённых.
К настоящему времени по проблеме происхож-
происхождения нефти известно около 25 тыс. публикаций.
Много сил, энергии и здоровья потрачено учёными
на споры о том, какая гипотеза более правильна.
Но достоверного ответа на этот вопрос так и не
получено. Видимо, прав английский геолог С. Па-
Пауэре. Ещё в первой четверти XX в. он сказал: «Ко
времени, когда из земли будет извлечён последний
баррель нефти, ещё не будет создана гипотеза её
образования...»
Существуют две основные гипотезы. Сторон-
Сторонники одной из них считают, что нефть образовалась
органическим путём, т.е. из остатков растений и
животных, живших много миллионов лет назад.
Другие учёные доказывают неорганическое проис-
происхождение нефти.
ГИПОТЕЗА
ОРГАНИЧЕСКОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ
М.В. Ломоносов одним из первых обратил внима-
внимание на проблему происхождения нефти. Сначала
он высказывался за её неорганическое происхож-
происхождение, однако позднее изменил своё мнение. В
1763 г. в знаменитом труде «О слоях земных»
М.В. Ломоносов писал о нефти так: «Между тем
выгоняется подземным жаром из приуготовляю-
приуготовляющихся каменных углей оная бурая и чёрная масля-
масляная материя и выступает в разные расселины и
полости сухие и влажные, водами наполненные...»
Поскольку считалось, что угли произошли из рас-
Асфальт — надёжный признак нефтяного месторожде-
месторождения. Так, Бугурусланское нефтегазовое месторождение в
Поволжье (Самарская область) открыли после того, как
жители села Садки обнаружили в 1935 г. асфальтовую
жилу. Ширина жилы дотигает 18 м. Она простирается на
расстояние 800 м и подсечена пробуренной рядом сква-
скважиной на глубину до 150 м.
В России скопления парового асфальта известны на за-
западе и севере Якутии, в Татарин (Мелекесская впадина),
Поволжье (Самарская область). Оренбургской области,
Республике Коми.
Асфальт известен людям с глубокой древности благо-
благодаря своим влагостойким свойствам. В Вавилоне его назы-
называли смолой, в Древнем Риме — битумом. Римляне об-
обмазывали асфальтом резервуары и плавательные
бассейны, чтобы те не протекали. В середине XIX в. были
построены первые асфальтовые тротуары в Париже и
Лондоне. В 1870—1880 гг. улицы некоторых крупных
городов США были покрыты асфальтом из Тринидадского
и Бермудского месторождений.
В настоящее время асфальт применяют главным обра-
образом в дорожном строительстве при сооружении автомо-
автомобильных дорог и взлётно-посадочных полос аэродромов.
Асфальт для полов и тротуаров обычно смешивают с
песком, гравием, щебнем (изготавливают так называемую
асфальтовую мастику, которая является составной частью
асфальтобетона).
Природный асфальт используется также в качестве
гидроизоляционного материала. Искусственный асфальт,
представляющий собой смесь битумов A3—60%) с тонко-
измельчёнными минеральными наполнителями (в
основном известняками), используют в электротехнике
как электроизоляционный материал, а также для
изготовления кровельного толя, замазок, клея,
асфальтовых лаков и др. Искусственные асфальты отлича-
отличаются от природных асфальтов содержанием парафина f до
нескольких процентов) и значительно большим коли-
количеством нефтяных масел.
ГИПОТЕЗА
МАГМАТИЧЕСКОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ
Среди сторонников неорганического происхождения
нефти особая роль принадлежит ленинградскому
профессору Н.А. Кудрявцеву. В течение 30 лет он был
убеждённым сторонником ^органической» гипотезы. Но
затем, в 1950 г., выдвинул «магматическую» гипотезу об-
образования нефти. Кудрявцев пришёл к выводу, что на
больших глубинах в мантии Земли в условиях очень
высоких температур углерод и водород образуют
активные частицы с неспаренными электронами —
углеводородные радикалы СН, СНг и СНз. Из-за
огромного перепада давлений они перемещаются по
глубинным разломам и в результате образуют нефтяные
углеводороды. Дальнейшее движение приводит их в
ловушки, возникающие в проницаемых породах.
Длительное время в нефтегазовой геологии
господствовала органическая концепция. Её сторонники
подавляли инакомыслие оппонентов подчас далеко не на-
научными методами. Так случилось и с профессором
Кудрявцевым. В 1951 г., в трудные для естественных наук
годы, он прочитал в Ленинградском университете публич-
публичную лекцию о неорганическом происхождении нефти.
Учёного сурово осудили, запретили печатать его труды.
429
Энциклопедия для детей
ТИПЫ ПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НЕФТИ И ГАЗА
ПЛАСТОВЫЙ
ОДНОРОДНЫЙ МАССИВНЫЙ
о ЛИТОЛОГИЧЕСКИ ОГРАНИЧЕННЫЙ
ПЛОХО ПРОНИЦАЕМЫМИ ПОРОДАМИ
Плохо проницаемые породы, служащие
покрышкой (глины, аргиллит и т.д.)
Проницаемые породы,
служащие коллектором
— песчаники
— известняки и т.д.
ГИПОТЕЗА КОСМИЧЕСКОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ
Современный вариант гипотезы космического проис-
происхождения нефти высказал в 1957 г. советский учёный
В.Б. Порфирьев. По его представлениям, Земля захватила
водород из первичной газовой материи. После того как об-
образовалась земная кора, «космический» водород стал пере-
перемещаться по разломам из глубоких недр на поверхность
Земли. При этом он вступал в реакцию с углеродом жид-
жидкой магмы, образуя в результате нефтяные углеводороды.
Разновидностью космической гипотезы происхождения
нефти являются и представления американского астрофизи-
астрофизика из Корнеллского университета — Томаса Голда. В
1979 г. он опубликовал работу, посвященную «дегазации»
Земли за счёт утечки с неё углеводородов. Как утверждает
Голд, углеводороды являются «первичными» веществами,
погребёнными глубоко в недрах Земли во время её образо-
образования 4,5 млрд лет назад.
I
НЕФТЬ ИЗ ЖИРА ТРЕСКИ.
ГИПОТЕЗА ОРГАНИЧЕСКОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ
Современные учёные сделали сенсационное открытие —
оказывается, такие компоненты нефти, как углеводоро-
углеводороды, в очень незначительном количестве содержатся а тка-
тканях растений и животных. Это позволяет сделать вывод, что
механическое накопление углеводородов, выпадающих из
живого вещества в осадок, может привести в конечном
счёте к образованию нефти и природного газа.
У учёных и раньше возникали догадки о возможности
образования нефти органическим путём. Чтобы доказать
это, проводились специальные экспериментальные исследо-
исследования. Так, ещё в 1890 г. немецкий химик Карл Энглер про- ■
извёл перегонку жира трески при температуре 420" С и
давлении 1 МПа. Из 492 кг жира было извлечено 299 кг
F1%) масла плотностью 0,8105, а также горючие газы и во-
вода. Масло на 90% состояло из углеводородов коричневого
цвета. При дальнейшей перегонке масла были обнаружены
метановые углеводороды от пентана (CsHu) и выше. Из
фракций, кипящих выше 300" С, выделили парафин. Кроме
того, получили смазочные масла. На основании данного
опыта был сделан вывод, что нефть образовалась из
животных жиров.
Однако продукт перегонки жира трески отличался по
своему составу от природной нефти. Поэтому Энглер дал
ему название «протопетролеум» (от греч. «протес» — «пер-
«первый» и англ. «петролеум» — «нефть»).
Тогда же Энглером и другими исследователями были
получены углеводороды и из растительных масел: репейно-
репейного, оливкового и др.
5?
тительных остатков, то и нефти также приписыва-
приписывалось растительное происхождение. Фактически с
этой работы Ломоносова отсчитывает свою исто-
историю гипотеза органического происхождения нефти
и горючих газов.
В недрах школы «органиков» бушевали подчас
неуёмные страсти. Например, шёл горячий спор о
том, каким было исходное вещество — раститель-
растительного или животного происхождения? Победили, в
конце концов, те, кто утверждал: «И растения, и
животные». Другим предметом ожесточённых
споров было место залегания нефти. Одни считали,
что нефтяная залежь находится там, куда упали
органические остатки. Сторонники противополож-
противоположной точки зрения утверждали, что нефть зароди-
зародилась в одном месте, а скопилась — в другом. Эта
гипотеза победила.
Концепция органического происхождения неф-
нефти опирается, в частности, на то, что практически
все известные скопления нефти и природного газа
находятся в толщах осадочных пород. Отсюда был
сделан вывод: нефть образуется по мере на-
накопления осадков.
Учёные обратили внимание также и на то, что
нефть и природный газ есть далеко не везде, а
скапливаются только в определённых пластах
осадочных пород, которые имеют поры или
пронизаны трещинами. При этом нередко одни
нефтегазоносные пласты отделены от других
мощными толщами непроницаемых для жидкос-
жидкостей и газов пород (например, глины, соли).
В осадочных породах всегда содержится очень
незначительное количество органического вещест-
вещества (всего 0,2—0,9%). Изучение его состава показа-
показало, что оно состоит из веществ, напоминающих
жироподобные вещества, содержащиеся в остатках
растений на дне морей. А по своему молекулярно-
молекулярному строению похоже на соединения, входящие в
состав нефти. Благодаря этому некоторые учёные
считают доказанной возможность образования
углеводородов нефти из липоидов, белков и
углеводов, которые входили в состав животных
организмов.
В начале XX в. геологи и химики широко
обсуждали выдвинутую Г. Потонье «сапропеле-
Поклонение «священному огню» — горящему газу.
430
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ
Го, что добывается непосредственно из земных недр,
называется сырой нефтью. Она известна людям с доисто-
доисторических времён. Много тысяч лет назад египтяне, китайцы
и другие народы использовали нефть для различных
хозяйственных нужд. Из неё изготавливали лекарства, до-
добавляли её в строительные растворы (повышая таким об-
образом пластичность растворов, чтобы они после застывания
не трескались) и употребляли как смазку. Нефть
использовалась для факелов, ею обмазывали корзины и ко-
корабельные днища, чтобы они не пропускали воду.
Нефть входила в состав осветительного средства, из-
известного в истории как ^греческий огонь». Народы, жившие
на южном побережье Каспийского моря, издавна при-
применяли нефть для освещения жилищ. Об этом свидетель-
свидетельствует, в частности, древнегреческий историк Плутарх, опи-
описавший походы Александра Македонского.
В средние века сырая нефть использовалась для освеще-
освещения улиц в городах Ближнего востока и Южной Италии.
Но теперь сырая нефть практически нигде не применяет-
применяется. Её перерабатывают. Предполагают, что впервые пере-
перегонку нефти осуществил римский врач Кассий Феликс. В
России в 1723 г. по приказу Петра I в Москву доставили
светлую бакинскую нефть. Её подвергли перегонке в Глав-
Главной московской аптеке, чтобы изготовить лекарственные
бальзамы.
В 1745 г. архангельский купец Фёдор Пряду нов постро-
построил на реке Ухте первый в мире нефтеперегонный завод, на
котором получил осветительную жидкость — керосин (от
англ. kerosene). Некоторое время ловкий архангельский ку-
купец был единственным, кто поставлял керосин в столищ.
Ежегодно доставлялось с его завода до 100 пудов зтого цен-
ценного продукта.
В 1823 г. небольшой завод по перегонке нефти был со-
сооружён на Кавказе (в Осетии, недалеко от Моздока) братья-
братьями Дубиниными. Они встроили в печь герметичный котёл.
Через крышку котла пропустили медную трубу, конец кото-
которой опустили в бочку с водой. При подогреве из нефти вы-
выделялись пары, которые по медной трубе попадали в бочку
с водой. Здесь они охлаждались и превращались в керосин.
Из 40 вёдер сырой нефти Дубинины получали 16 вёдер ке-
керосина. При зтом в котле оставалось 20 вёдер густой
грязно-чёрной жидкости, называемой мазутом (от араб,
шмакзулат» — тотброс»). При перегонке терялись (шугора-
ли») 4 ведра нефти. Это был бензин — светлая, лёгкая, бы-
быстро воспламеняющаяся жидкость. Более ста лет бензин
считался опаснейшим отходом перегонки нефти. Керосин,
содержащий примесь бензина, взрывался и воспламенялся
в светильниках и цистернах. Во второй половине XIX в.
нефтепромышленники тратили большие суммы на органи-
организацию конкурсов по разработке способов уничтожения
ш дьявольской примеси к керосину».
Пока не научились использовать бензин, его выпускали в
атмосферу, сливали в море, специальные колодцы или
просто сжигали. Затем нашли применение и бензину. Это
произошло тогда, когда был изобретён бензиновый
двигатель внутреннего сгорания.
Долгое время мазут тоже считался бесполезным
продуктом перегонки нефти. Затем его стали использовать
как топливо. А позднее из мазута путём дальнейшей пере-
перегонки научились извлекать дополнительное количество бен-
бензина, керосина, а также масляные фракции.
В 1879 г. недалеко от города Ярославля был построен
первый в мире завод для производства смазочных масел из
мазута. Консультировал строителей и организаторов
производства ДМ. Менделеев.
После извлечения из мазута масляных фракций остаётся
густой тяжёлый осадок — гудрон. В гудроне содержатся
наиболее тяжёлые масла. Их извлекают растворителями. А
оставшийся гудрон используют для получения дорожных и
других битумов.
Современные методы переработки нефти позволяют по-
получать из неё в условиях высоких температур и давлений
много новых синтетических веществ.
вую» гипотезу происхождении нефти. Сапро-
Сапропель — это перегнивший ил на дне озёр и лагун,
обогащенный остатками водорослей и животных.
В 1919 г. академик Н.Д. Зелинский произвёл
двойную перегонку сапропеля из озера Балхаш. В
результате он получил бензин, керосин и тяжёлые
масла.
В 1921 г. японскому учёному Кобаяси удалось
получить искусственную нефть при перегонке
жира рыб без давления, но в присутствии
катализатора — ускорителя реакции. Подобные
опыты были проведены и другими исследователя-
исследователями. Это натолкнуло их на мысль, что такими
катализаторами в природных условиях могут быть
глины, содержащие вещества-катализаторы, и что
в глинистых толщах рассеянное органическое
вещество превращается в нефть. Поэтому такие
глинистые толщи получили название «нефтепроиз-
водящие», или «нефтематеринские».
По мнению современных сторонников органи-
органической гипотезы, образование нефти происходит
следующим образом. Остатки растений и живот-
животных в огромном количестве выпадают на дно морей
и озёр, где они накапливаются в илах. Затем илы
перекрываются новыми слоями, уплотняются и
превращаются в осадочную породу. При этом
органические остатки разлагаются бактериями.
Образуются большое количество метана, углекис-
углекислый газ, вода и немного жидких и твёрдых
углеводородов.
Лабораторными экспериментами установлено,
что превращение органического вещества в нефть
лучше всего протекает при температуре 100—
200° С. Такая температура характерна для глубин
4—6 км, которые некоторые исследователи назы-
называют главной зоной нефтеобразования. А глубины
с большей температурой считаются главной зоной
газообразования.
По мере погружения и уплотнения рассеянная
нефть вместе с газом выжимается из илов в
залегающие выше пористые породы. В новой
пористой среде она приобретает свойства «насто-
«настоящей» нефти. Далее нефть медленно перемещается
по порам и трещинам вверх, где при благоприят-
благоприятных условиях формируются скопления — залежи
нефти и газа.
ГИПОТЕЗА
НЕОРГАНИЧЕСКОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ
В 1805 г. знаменитый немецкий естествоиспыта-
естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт высказал предпо-
предположение, что нефть образуется на больших глуби-
глубинах в магматических породах. Он наблюдал, как
нефть сочилась из таких пород в Южной Америке,
Венесуэле. В 1866 г. французский химик Пьер
Бертло обнаружил, что газ ацетилен (ненасыщен-
(ненасыщенный углеводород) при низких температурах может
переходить в тяжёлые углеводороды. На этом осно-
Византийцы сжигают корабли противника «греческим огнём».
432
Полезные ископаемые
Энциклопедия для детей
вании он сделал вывод о том, что так
образовались углеводородные соедине-
соединения метеоритов и что, по-видимому,
подобное происхождение имеют углеводороды на
других планетах.
В 1877 г. на заседании Русского химического
общества с изложением «минеральной» (карбид-
(карбидной) гипотезы происхождения нефти выступил
Дмитрий Иванович Менделеев. Опираясь на кон-
конкретные геологические и химические факты,
Менделеев писал: «...Образование нефти... более
вероятно приписать действию воды, проникающей
чрез трещины, образовавшиеся при подъёме гор, в
глубь земли, до того металлысодержащего нака-
накалённого ядра земли, которое необходимо признать
во внутренности земной... Можно полагать, что
нефть там произошла при действии воды, про-
проникшей чрез трещины пород при поднятии кряжей
гор, ибо вода с углеродистым железом должна дать
окислы железа и углеводороды».
В последующие годы появилось немало других
вариантов неорганической гипотезы происхожде-
происхождения нефти. В частности, в октябре 1899 г. на
заседании Московского Императорского общества
испытателей природы выступил с докладом геолог
В.Д. Соколов. По его мнению, основной запас
углеводородов Земля получила в начале своего
развития, когда представляла собой очень раз-
разрежённую массу «паров и газов», в числе которых
присутствовали и углеводороды. А по мере ос-
остывания и уплотнения земной коры парообразные
углеводороды, поднимаясь из внутренней части
Земли, «легко конденсировались в жидкие и
твёрдые битумы, постепенно накоплявшиеся в
поверхностных частях литосферы».
В настоящее время споры о происхождении
нефти поутихли. Однако вопрос этот далеко не
праздный, т.к. от ответа на него зависит эф-
эффективность поисков нефтяных и газовых место-
месторождений.
КАК ОБРАЗУЮТСЯ
СКОПЛЕНИЯ НЕФТИ
И ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходи-
необходимо знать, как ведут себя различные горные породы
по отношению к нефти и газу. Те из них, которые
потенциально могут дать пристанище углеводоро-
углеводородам, должны обладать двумя основными свойства-
свойствами — пористостью и проницаемостью.
Пористость — способность горных пород вме-
вмещать жидкости и газы благодаря наличию пустот
(пор, трещин). Такие пустоты есть у песков,
песчаников и некоторых известняков. Например,
в пригоршне речного песка даже невооружённым
глазом видны пустоты между отдельными песчин-
песчинками.
Пористость зависит не от размера зёрен, а от их
взаимного расположения — плотности укладки.
Например, если взять идеальные шары одного
ЧТО ТАКОЕ ДАРСИ?
Проницаемость горных пород измеряется в *дарси».
Название единицы измерения происходит от имени
учёного Анри Даре и, изучавшего фильтрацию воды через
пористый песчаный фильтр. В системе СИ за единицу
проницаемости A м*) принимают проницаемость такой
пористой среды, при фильтрации через поперечное
сечение которой площадью 1 см2 и перепаде давления
0,1 МПа на 1 см длины за 1 с проходит 1 см3 жидкости
вязкостью i см2/с, или 1 Ст (Ctokcj.
диаметра и расположить их таким образом, чтобы
центры шаров совпали с вершинами вообра-
воображаемого куба, то пористость будет максимальной
D7,64%). Наиболее плотно шары располагаются,
когда их центры совпадают с вершинами ромба с
углами 60 и 120°. При такой укладке пористость
равна 25,95%.
В природных условиях частицы обломочных
пород — не идеальные шары: они различны по
очертаниям и размерам. Наиболее мелкие из них
заполняют пустоты между более крупными части-
частицами. Поэтому пористость осадочных пород су-
существенно меньше идеальной. Установлено, что
горные породы имеют пористость от 18—24 до
33%.
Горная порода может также эффективно про-
пропускать через себя жидкости и газы. Это её
свойство называется проницаемостью. Как прави-
правило, пористые породы относятся к хорошо проница-
проницаемым, особенно галечники, гравий, песок.
Горные породы, не пропускающие жидкости и
газы, называются непроницаемыми и служат
своеобразными «покрышками» для месторожде-
месторождений углеводородов. Среди таких пород наиболее
распространены глинистые толщи, а также соли,
гипсы, ангидриты и некоторые карбонатные
породы.
КАК УСТРОЕНЫ
ПРИРОДНЫЕ ХРАНИЛИЩА
НЕФТИ И ГАЗА
Благодаря чередованиям проницаемых и непро-
непроницаемых слоев в недрах Земли образуются ог-
огромные сосуды, в которых непроницаемые породы
играют роль стенок, а пористые породы могут
вместить в себя воду, нефть, газ. Такую природную
ёмкость называют резервуаром (от франц. reservo-
reservoir — «вместилище»). В длину он может достигать
нескольких десятков и даже сотен километров, в
«высоту» — нескольких километров. Форма может
быть тоже весьма разнообразной, но чаще всего
одного из трёх описанных ниже типов.
Пластовый резервуар — относительно не-
небольшой мощности (до десятков метров) и зна-
значительно протяжённый пласт проницаемых пород,
ограниченный сверху и снизу плохо прони-
проницаемыми породами.
434
Полезные ископаемые
Массивный резервуар обычно представляет
собой мощную (несколько сотен метров) толщу
проницаемых пород, ограниченных снизу плохо
проницаемыми породами. Это, например, извест-
известняковые рифовые постройки, захороненные под
другими непроницаемыми породами.
Третий тип резервуаров, называемый линзами,
представляет собой различные по протяжённости
участки горных пород, ограниченные со всех
сторон непроницаемыми породами, например лин-
линзы песчаников в глинах.
КАК НЕФТЬ И ГАЗ
ПОПАДАЮТ В ПРИРОДНЫЕ
РЕЗЕРВУАРЫ
Чтобы природный резервуар превратился в кладо-
кладовые (хранилища) нефти и газа, необходимо, чтобы
углеводороды проникли туда. Оказывается, глав-
главным «действующим лицом» в этом процессе высту-
выступает вода, заполняющая поры и пустоты прони-
проницаемых и пористых пород. Пластовые воды содер-
содержат углеводороды в растворённом или свободном
состоянии — в виде капелек и плёнок нефти,
пузырьков газа. Они циркулируют вместе с водой
в проницаемых и пористых породах.
Если сверху есть хорошая «покрышка», а снизу
«дно» из непроницаемых пород, то вода, нефть и
газ, находящиеся внутри такого резервуара созда-
создают большое давление.
Движущаяся в пустотах вода увлекает с собой
жидкие и газообразные углеводороды. Согласно
законам физики, углеводороды стремятся попасть
туда, где давление ниже. Там, как правило, ниже
и температура. При этом смесь жидкостей и газов
разделяется. Углеводороды легче воды, поэтому
капельки нефти и пузырьки газа будут стремиться
всплывать вверх. Часть газа останется растворён-
растворённой в нефти («попутный», или «нефтяной», газ), а
часть выделится в свободную фазу над водой или
нефтью и образует так называемую газовую шапку.
ЛОВУШКИ
НЕФТИ И ГАЗА
На пути нефти и газа может встретиться непро-
непроницаемая преграда, тогда углеводороды попадают
в естественную ловушку и постепенно скапливают-
скапливаются в ней. В этом случае устанавливается равновесие
между газом, нефтью и водой.
Выделяют различные типы ловушек. Один из
них представляет собой местный изгиб пластов и
называется антиклинальной (сводовой) ловушкой.
Второй тип ловушек представлен экранирован-
экранированными (тектонически и стратиграфически) ловуш-
ловушками.
Тектонически экранированные ловушки об-
образуются в результате разрыва и вертикального
смещения друг относительно друга двух смежных
участков пористого пласта. Тогда по линии
разрыва они могут соприкоснуться с непроницае-
непроницаемыми породами и образовать тектонически экрани-
экранированную ловушку.
Пласты-коллекторы (от позднелат. collector —
«собиратель»), обладающие хорошей пористостью,
НАХОДЧИВЫЙ
СТОРОЖ
в окрестностях Астрахани давно были известны источники
природного газа. Ещё в XIX в. заметит, что из вырытых
колодцев иногда выходят горючие газы, которые
воспламеняются при соприкосновении с воздухом и горят
затем в течение нескольких лет, если их не засыпать. Один
такой колодец в начале XIX в. был вырыт в центре Астра-
Астрахани в Морском садике. Часть этого садика сохранилась и
до настоящего времени. Когда выходящий горючий газ
воспламенился, колодец обнесли забором и поставили
сторожа. Городские власти не нашли применения газу.
Однако сторож оказался сметливее. Он приспособился
готовить на огне пищу.
5?
ПЛАСТОВЫЕ ТИПЫ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА
АНТИКЛИНАЛЬНАЯ
(СВОДОВАЯ)
ТЕКТОНИЧЕСКИ
ЭКРАНИРОВАННАЯ
СТРАТИГРАФИЧЕСКИ
ЭКРАНИРОВАННАЯ
ЛИТОЛОГИЧЕСКИ
ЭКРАНИРОВАННАЯ
Нефть
Газ
Вода
-Г—~— Плохо проницаемые породы
435
Энциклопедия для детей
могут быть со временем выведены на
поверхность и частично разрушиться.
Если они затем перекроются более
молодыми непроницаемыми пластами, то через
некоторое время образуется стратиграфическая
ловушка. Здесь более древние по возрасту прони-
проницаемые пласты не согласно, т.е. с определённым
временным перерывом в накоплении осадков,
перекрываются более молодыми осадочными об-
образованиями.
Ещё один тип ловушек получается в результате
смены непроницаемых пород внутри пласта на
проницаемые. Это могут быть погребённые ко-
коралловые рифы или скопления песка в глинах
(линзы).
В настоящее время обнаружено много потен-
потенциальных ловушек углеводородов. Но, к сожале-
сожалению, далеко не во всех есть нефть или газ. Если же
они всё-таки попались в ловушку, то могут
образовать природное скопление углеводородов,
называемое залежью. Обычно нефть или газ
подпираются снизу водой.
Участок земной коры, содержащий одну или
несколько залежей, называется месторождением.
На нефтяных месторождениях Апшеронского по-
полуострова на Каспии, например, обнаружено до
30—40 залежей.
Во всём мире открыто значительное число
месторождений нефти и газа. Однако основная
КАКИЕ БЫВАЮТ
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Если над нефтью залегает газовая шапка, то такое
месторождение называют газонефтяным.
Месторождение, содержащее только газовые залежи,
состоящие более чем на 90% из метана, называют
газовым. Месторождения, из газа которых при снижении
давления выделяется жидкая часть — конденсат, относят
к газоконденсатным месторождениям.
ИЗ ИСТОРИИ НЕФТЯНОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Нефтяная промышленность зародилась в середине
XIX в., когда пробурили первые скважины. Из нефти
получали осветительное масло, названное в России
«фотогеном» («светородящим»), а в Америке — «кероси-
«керосином». Керосин сначала использовался в специальных лам-
лампах, изобретённых во второй половине XIX в. и широко
распространившихся по всему миру.
До середины XIX в. нефть добывалась в небольших
количествах, в основном из неглубоких колодцев.
Промышленная революция и широкое использование
паровых машин потребовали более качественного
горючего для освещения новых фабрик, а также смазоч-
смазочных веществ. Для этого требовалось всё больше и больше
нефти.
Возрастающий спрос на нефть привёл к широкому
внедрению в практику буровых скважин. Это позволило
добывать нефть из более глубоких, ранее недоступных
пластов.
часть углеводородного сырья содержится в не-
небольшом числе месторождений-гигантов.
Существуют различные классификации место-
месторождений нефти и газа в зависимости от величины
запасов углеводородов. Согласно одной из них,
месторождения подразделяются на мелкие (с
запасами менее 10 млн т нефти или 10 млрд м1
газа), средние A0—30 млн т нефти или 10—30
млрд м* газа), крупные C0—70 млн т нефти или
30—70 млрд м3 газа), гигантские G0—300 млнт
нефти или 70—300 млрд м3 газа), уникальные
(более 300 млн т нефти или более 500 млрд м3 газа),
КАК ИЩУТ
НЕФТЬ И ГАЗ
С древних времён и до середины XIX в. нефть
добывали там, где она изливалась в виде источ-
источников, проходя по разломам и трещинам в горных
породах. Но когда начали её искать вдали от мест
непосредственного выхода нефти, возникли воп-
вопросы: как это делать? где бурить скважины?
Нефть и газ скорее всего будут там, где
длительное время накапливались осадки. Поэтому
значительные по мощности толщи осадочного
чехла сами по себе являются важным поисковым
признаком. Однако такие толщи богаты нефтью
или газом далеко не везде, а в основном только там,
где они смяты в складки и разорваны тектоничес-
тектоническими движениями земной коры. Крупные раз-
разломы, валообразные или куполовидные изгибы
пластов благоприятны для поиска. Вообще анти-
антиклинальная, т.е. в виде свода, деформация
осадочных толщ, на какой бы глубине она ни
находилась, может послужить хорошей ловуш-
ловушкой — выше уже было сказано, что для неё очень
важна выпуклая покрышка, напоминающая пере-
перевёрнутый сосуд.
Не менее важно установить, есть ли в этом
районе толщи, богатые углеводородами, и пласты,
способные их принять после «путешествия» по
недрам. Всё это тоже устанавливается специальны-
специальными исследованиями. Известно, что нефть и газ
предпочитают пористые проницаемые породы.
Обнаруженные на поверхности или вскрытые на
глубине буровыми скважинами, они тоже могут
навести на след.
ПОИСК И РАЗВЕДКА
ч * МЕСТОРОЖДЕНИЙ
НЕФТИ И ГАЗА
Чтобы «охота» на подземные залежи не стала
бесконечно долгим и дорогим «удовольствием», а
приносила действительно значимые результаты и
стоила как можно дешевле, её проводят в два
этапа.
Первые скважины были пробурены в Древнем Китае.
Для этого с помощью бронзовой колотушки
в землю забивали бамбуковые трубы.
436
Полезные ископаемые
'■?j* •'/: ■.-■'.--:
Энциклопедия для детей
Первый этап называется поиско-
поисковым. Сначала ищут перспективные
площади — ловушки. Для этого огром-
огромные территории обследуются самыми ультрасовре-
ультрасовременными методами: фотографируются из космоса,
«просвечиваются» сейсмическими волнами, про-
прослушиваются специальными приборами. Специа-
Специалисты составляют карты и рисуют геологические
разрезы земной коры, на которых становятся
видны изгибы пластов в недрах. Если обнаружи-
«ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО ДОЛОТО»
Геологи считают бурение главным в поиске и разведке
I месторождений. И поэтому буровое долото называют
«его величество долото», ибо только с его помощью
можно неопровержимо доказать присутствие нефти или
газа в недрах.
вается нечто похожее на потенциальную ловушку
углеводородов под землёй, то начинают второй
этап работ — разведку месторождения.
На первом этапе проводятся в большом объёме
геолого-геофизические исследования; бурятся
опорные, параметрические и поисковые скважи-
скважины.
На втором этапе бурят разведочные скважины
и с помощью бурения выясняют, есть ли на
глубине нефть или газ, а если есть, то сколько, т.е.
подсчитывают запасы. И только после того как
установят размеры месторождения и решат, что
оно достаточно рентабельное, приступают к его
разработке.
ГДЕ ДОБЫВАЮТ
НЕФТЬ И ГАЗ
В начале XIX в. нефть добывалась в 19 странах, в
основном с помощью колодцев. Главными райо-
районами нефтедобычи были Баку в Российской им-
империи, Пенсильвания в США и Индонезия. С по-
появлением буровых установок значительно расши-
расширился круг нефтедобывающих стран. В настоящее
время их насчитывается более восьмидесяти во
всех частях света, кроме Антарктиды. Значитель-
Значительная доля нефти и газа в настоящее время добы-
добывается со дна морей.
В природе нефть и газ распределены крайне
неравномерно. В мире открыто более 27 тыс.
нефтяных месторождений, но лишь небольшая
часть их A%) содержит примерно 3/4 мировых
запасов нефти, а 33 супергиганта — половину
мировых запасов.
Около 3/4 запасов газа сосредоточено в 15
гигантских газоносных провинциях, а 2/3 — в
четырёх из них. Больше всего нефти сосредоточено
в Азии: на Ближнем и Среднем Востоке, в
Западной Сибири и Казахстане. Крупнейшие
месторождения есть также в Северной и Южной
Америке, в Северной Африке и Северном море у
берегов Европы.
Если говорить о возрасте горных пород, содер-
содержащих нефть и газ, то около 13% углеводородов
содержится в палеозойских отложениях, около
63% — в мезозойских и около 24% — в
кайнозойских.
РОССИЙСКАЯ
ФЕДЕРАЦИЯ
Буровой станок, с помощью которого ищут
месторождения нефти и газа.
ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ. Это наша богатейшая
кладовая и одна из величайших нефтегазоносных
провинций в мире (так называют территории, где
располагаются сразу несколько десятков, а то и
сотен месторождений). Здесь их открыто уже более
двухсот. Они таят в себе около 4 млрд т нефти и
более 15 трлн м3 природного газа. Следует
отметить, что в различных источниках данные об
общих и конкретных запасах (по месторождениям)
могут различаться, т.к. часто они корректируются.
438
Полезные ископаемые
НЕФТЬ И ПОЛИТИКА
Несмотря на совместную деятельность, соперничество
между компаниями Международного нефтяного
картеля не ослабевало. Жестокая конкуренция между
ними началась с самого момента их возникновения. К
началу Первой мировой войны уже стала очевидна
стратегическая роль нефти. Её откровенно сформулировал,
например, французский дипломат Аири Беранже. Он
писал: *Кто владеет нефтью, будет владеть миром, потому
что благодаря мазуту он будет господствовать на море,
благодаря авиационному бензину — в воздухе, благодаря
автомобильному бензину и осветительному керосину — на
суше. И в дополнение он будет править своими собратьями
в экономическом отношении, обладая фантастическим бо-
богатством, которое он извлечёт из нефти — этого
удивительного вещества, за которым охотятся больше, чем
за золотом, и которое гораздо ценнее, чем само золото».
В начале XX в. ареной великой битвы за нефть стали
Ближний и Средний Восток. Здесь столкнулись политиче-
политические и экономические интересы ведущих мировых держав,
прежде всего Великобритании и США.
Англичане первыми прорвались в зтот регион и долго
не допускали сюда американцев. Помог случай. Так,
английские геологи недооценили перспективы
нефтеносности Саудовской Аравии. «Англо-Персидская
нефтяная компания» раньше всех получила концессию на
бурение здесь скважин, но первая скважина нефти не дала,
н в 1927 г. англичане отказались от концессии. Время пока-
показало, что они упустили лакомый кусок нефтяного * пирогах.
В начале 30-х гг. концессии на Бахрейне и в Саудов-
Саудовской Аравии приобрели американцы. Им повезло больше.
Они нашли крупные месторождения нефти и долго
получали огромные прибыли от её добычи. В результате
длительной борьбы американские компании добились
доступа и к иранской нефти.
После Второй мировой войны первое место на
Ближнем Востоке заняли американские нефтяные
монополии. Их интересы во многом определяли
дипломатию и военную стратегию США в этом регионе
мира. В 1950 г. американские компании контролировали на
Ближнем и Среднем Востоке 40% добычи нефти, а в
19S5 г. — 60%.
Нефть признаётся «кровью жизни» и в настоящее
время. Она по-прежнему определяет политику государств,
особенно тех, которые природа обделила нефтяными
месторождениями.
В 60-е гг. XX в. в Среднем Приобье, прямо
посередине этой огромной заболоченной равнины,
обнаружили целую «россыпь» нефтяных место-
месторождений. Среди них Самотлор — один из четырёх
нефтяных гигантов мира B,6 млрд т), который
разрабатывается с 1969 г. Он имеет 10 залежей
нефти, одна из которых с газовой шапкой. Нефть
находится в песчаниках нижнего мела и верхней
юры на глубине 1610—2350 м.
Среди других нефтяных месторождений За-
Западной Сибири выделяются Фёдоровское
D00 млн т), Варьеганское B00 млн т), Усть-Ба-
лыкское A70 млн т).
Здесь же, в Сибири, на севере Тюменской
области, открыты самые крупные в мире газовые
и газоконденсатные месторождения — Уренгой-
Уренгойское G,5 трлн м3), Ямбургское
D трлн м3), Юбилейное B трлн м8),
Арктическое A,7 трлн м3), Заполярное
A,5 трлн м3), Тазовское A,1 трлн м8), Медвежье
A,0 трлн м3), Харасавэйское A трлн м3). Отсюда
берут своё начало самые протяжённые в мире
газопроводы, которые идут на запад и снабжают
газом не только Европейскую часть России, но и
многие страны Центральной и Западной Европы.
ВОЛГО-УРАЛЬСКИЙ РАЙОН — второй по
значению в России. Здесь разведано несколько
миллиардов тонн нефти и более 3 трлн м3
природного газа. Открыто свыше 100 нефтяных и
150 газовых месторождений, содержащих более
1400 залежей нефти и природного газа; 2/3 запасов
нефти уже добыто.
В 1948 г. в этом районе было открыто крупное
Ромашкинское нефтяное месторождение с запа-
запасами в 2 млрд т нефти. Оно расположено в Татарии,
в 70 км к западу от города Альметьевск, в пределах
крупного пологого куполовидного поднятия оса-
осадочных пород. Разрабатывается с 1952 г. Здесь уже
добыли 1,4 млрд т нефти. Месторождение много-
многопластовое, в нём свыше двухсот залежей.
Первое месторождение природного газа в По-
Поволжье — Елшано-Курдюмское — было открыто в
Саратовской области в 1941 г. Сразу же после
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Г^Л Нефти
[ аа I Газа
Ш | Нефти и газа
Месторождения нефти и газа в Западной Сибири.
439
Энциклопедия для детей
НЕЛЁГКИЙ ПУТЬ К НЕФТИ
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Вначале 60-х гг. XX в. мощные фонтаны, взметнувшиеся
среди болот и таежных дебрей Тюменской области,
возвестили миру об открытии богатейшей Западно-Сибир-
Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Она расположена в
пределах одной из самых крупных равнин земного шара —
Западно-Сибирской.
Многие годы упорно, в труднейших природных
условиях геологи и буровики искали нефть. Но очень долго
поиски были безуспешными. И всё громче звучали голоса
тех, кто ратовал за сворачивание поисковых работ в За-
Западной Сибири. Помог, как и в ряде других подобных
ситуаций, непредвиденный случай.
В 20-х гг. нынешнего столетия некоторые видные
геологи считали, что в Западной Сибири нефти нет.
Впервые мысль о нефтегазоносности отложений к востоку
от Урала была высказана в 1932 г. советским учёным
Иваном Михайловичем Губкиным.
Но только в 1948 г. начался планомерный поиск нефти и
газа в Западной Сибири. Одна из буровых скважин была на-
намечена на севере Тюменской области в районе реки Казым
в труднодоступном месте. Геологи-практики, которым пред-
предстояло непосредственно бурить здесь скважину, добились
перенесения этой точки в район посёлка Берёзово (здесь
когда-то отбывал ссылку бывший фаворит Петра I Меньши-
Меньшиков). Но и эта точка оказалась неудобной с точки зрения
проведения буровых работ (трудности при транспортировке
грузов на буровую). В связи с этим, начальник буровой пар-
партии А.Г. Быстрицкий самовольно перенёс в 1952 г. буровую
на 1,5 км в сторону. За самоуправство его уволили. Но че-
через год, 23 сентября 1953 г., Березовская скважина дала
мощный фонтан природного газа (более 1 млн м3 в сутки),
который не могли заглушить в течение девяти месяцев.
Так было открыто долгожданное первое газовое
месторождение в Западной Сибири. «Строптивый» А.Г. Бы-
Быстрицкий был возвращен на буровую и участвовал в укроще-
укрощении газового фонтана. А впоследствии за это открытие он
был удостоен высших наград СССР — звание лауреата Ле-
Ленинской премии, Героя Социалистического Труда. После
этого в Березовском районе было открыто ещё не одно га-
газовое месторождение. Именно здесь зародилась в 1963 г.
газодобывающая промышленность Западной Сибири. Позд-
Позднее выяснилось, что первоначальная точка заложения опор-
войны саратовский газ стал поступать по магиет
ральному трубопроводу в Москву.
Большая часть запасов газа сосредоточена на
Оренбургском месторождении (до 2 трлн м8),
открытом в 1968 г. На его основе создан крупный
газохимический промышленный комплекс.
СЕВЕРНЫЙ ПРИКАСПИЙ. Эта нефтегазо-
нефтегазоносная провинция охватывает Южное Поволжье и
прилегающие с юго-востока районы, в основном в
пределах Прикаспийской низменности: частью в
России, частью в Казахстане. Это огромная чаша,
заполненная рыхлыми осадками огромной мощ-
мощности — 17—20 км. В них выделяются две
нефтегазоносные толщи, которые разделены мощ-
мощным пластом соли. Наиболее крупным на тер-
территории Российской Федерации является Астра-
Астраханское газоконденсатное месторождение. Оно
открыто в 1976 г. и располагается в 80 км к северу
от Астрахани. Газ содержит много — более 20% —
сероводорода, что затрудняет его добычу. Серо-
Сероводород, как известно, является активным разру-
разрушителем бурового оборудования и опасным загряз-
загрязнителем окружающей среды.
ТИМАНО-ПЕЧОРСКИЙ регион занимает се-
северо-восток европейской части России. Здесь нефть
и газ есть во всех палеозойских и нижне-
нижнемезозойских отложениях, а они располагаются на
большой площади. В начале 60-х гг. XX в.
открыты крупные месторождения: Усинское неф-
нефтяное и Вуктыльское газоконденсатное. Усинское
месторождение разрабатывается с 1973 г., Вук-
Вуктыльское — с 1968 г.
ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ И ДАЛЬНИЙ
ВОСТОК. Здесь открыты Енисейско-Анабарская
газонефтеносная, Лено-Тунгусская нефтегазонос-
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ РОМАШКИНСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
-1400 Г
-1600
Известняк
Глина,
алевролит
Песчаник
Залежи нефти
Кристаллический
фундамент
440
Полезные ископаемые
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ ОРЕНБУРГСКОГО
ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Нефть
ная, Лено-Вилюйская газонефтеносная, Охотская
нефтегазоносная провинции.
В 1956 г. первый газовый фонтан ударил из
скважины, пробуренной в Якутии в устье реки
Вилюй. В дальнейшем здесь был открыт ряд
других месторождений газа.
Одним из старейших районов нефтедобычи в
России является остров Сахалин. Первые нефтя-
нефтяные месторождения — Охинское и Катанглин-
ское — открыты здесь в 1923—1926 гг. К
настоящему времени на острове их несколько
десятков. Здесь нефтегазоносны молодые нео-
неогеновые отложения. В последние годы нефть и газ
получают из недр Сахалинского шельфа.
ПРЕДКАВКАЗЬЕ И СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ.
Здесь находится известное Ставропольское место-
месторождение, газ которого по магистральному газо-
газопроводу подаётся в Москву и другие промышлен-
промышленные центры России.
БЛИЖНЕЕ
ЗАРУБЕЖЬЕ
АЗЕРБАЙДЖАН. Это старейший нефте-
нефтегазоносный район. В настоящее время большую
часть нефти и газа здесь добывают со дна
Каспийского моря, где открыто около 20 место-
месторождений. Осваиваются глубины моря до 120 м и
более.
ТУРКМЕНИСТАН. Нефтегазоносные толщи
из Азербайджана простираются по дну Каспий-
Каспийского моря до Туркменистана, где на юго-западе
также открыт ряд месторождений, крупнейшим из
которых является Котуртепе. В Юго-Восточном
Туркменистане обнаружена богатая газоносная
провинция.
УЗБЕКИСТАН тоже богат нефтью и газом,
особенно на западе, в Бухарском районе, прилега-
прилегающем к реке Амударья.
ной скважины на реке Казым лежала за пределами газонос- j
ного района. Стало очевидным и другое: если бы скважина \
не была перенесена А.Г. Быстрицким на 1,5 км ближе к ре- ■
ке Вогулка, она дала бы только воду, т.к. попала бы в этом
случае за пределы Березовского месторождения. И тогда j
открытие Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, j
названное в то время «открытием века», было бы отодви- {
нуто на долгие годы, поскольку высокое начальство в Моек- j
ее настаивало на прекращении буровых работ в Западной |
Сибири, считая этот обширный регион бесперспективным. |
После открытия берёзовского газа было достаточно со- :
мневающихся в существовании нефти в Сибири. Они утверж-
утверждали, в частности, что наличие в недрах газа ещё не означа- '
ет присутствия в них и нефти. Но 21 июня 1960 г. в Заура- I
лье, южнее Верёзова, в Шаимском районе зафонтанирова- '
ла скважина N9 6. С глубины 1400—1500 м поступало 300— '
350 т нефти в сутки. Так, наконец, была открыта нефть в За- \
падной Сибири. Это было только начало. Но даже тогда, ко-\
г да нефть фонтанировала в Шаиме, а затем в 1961 г. и в Ме-
гионе (в среднем течении реки Обь), некоторые исспедова- ■
тели и практики продолжали считать, что это местное явле-
явление. Они сеяли сомнения и пытались мешать поиску нефти. .
ВОСТОЧНАЯ СИБИРЬ: \
И ЗДЕСЬ НЕПРОСТ
БЫЛ ПУТЬ К НЕФТИ
Примером нелёгкой борьбы противоборствующих на-
научных школ является и открытие древней кембрийской
нефти в Восточной Сибири. Различные проявления нефти
(например, нефтяные плёнки на поверхности воды; почвы,
пропитанные нефтью) были известны здесь давно. В 1932 г.
Московским нефтяным институтом были снаряжены две экс-
экспедиции в Восточную Сибирь: в бассейн среднего течения
Лены и в район междуречья Лены и Вилюя. В 1933 г. участ- j
ник экспедиции студент Василий Сенюков обнаружил приз- <
наки нефти в нижнекембрийских отложениях реки Толба, _
правого притока Лены. А в 1936 г. он же открыл нефть в "
кембрийских отложениях, которые были вскрыты одной из \
неглубоких скважин, пробуренных на юге Якутии, на реке
Толба. Это была первая «живая» нефть Сибири. Её
открытие послужило основанием для начала более :
широких поисков нефти в Восточной Сибири. В частности, в
1939 г. были начаты поиски нефти в Иркутской области, но !
война их приостановила.
После войны, в 1947 г., в Иркутске состоялась конфе-
конференция по развитию производительных сил Восточной Сиби-
Сибири. На ней столкнулись две противоборствующие точки зре-
зрения. Одни геологи доказывали перспективность кембрий-
кембрийских отложений Восточной Сибири для поисков нефти и по-
поэтому настаивали на бурении скважин. Среди них были
Сенюков, Флоренсов и др. Но они составляли
меньшинство. Другие учёные отрицали возможность
промышленной добычи нефти. Они указывали на то, что
многолетние поиски кембрийской нефти не дали прак-
практически ощутимых результатов.
Те, кто считал невозможным существование кембрийс-
кембрийской нефти, обосновывали свои взгляды с позиций органи-
органической гипотезы происхождения нефти. Они утверждали,
что в кембрийский период жизнь только зарождалась,
органических остатков было мало и нефть если и
образовывалась, то в незначительных количествах, не
имеющих промышленного значения.
Министерство нефтяной промышленности СССР, финан-
финансировавшее поиски нефти в Восточной Сибири, приняло
сторону оппонентов Сенгакова и его коллег. И в январе
1957 г. был издан приказ о временном прекращении разве-
разведочных работ. Но через несколько лет в этом районе, у де-
деревни Верхне-Марково в Иркутской области, была пробуре-
пробурена первая скважина. «Его величество долото» поставило точ-
точку в затянувшемся научном споре. 18 марта 1962 г. из этой
скважины ударил фонтан чистой нефти, образовавшейся в
кембрийских отложениях. Нефть была светлая. Её заливали
в баки бульдозеров и автомобилей, и моторы хорошо рабо-
работали.
441
Энциклопедия для детей
БЛИЖНИЙ
И СРЕДНИЙ ВОСТОК
«ЗОЛОТОЙ ВЕК*
НЕФТЯНЫХ МОНОПОЛИЙ
У'дачлчвые первооткрыватели нефти становились
миллионерами. Но со временем на смену искателям-
одиночкам пришли нефтяные компании. Владельцы
самых мощных из них становились нефтяными королями.
Нефть — зто источник не только богатства, но и разо-
разочарований, ожесточённой конкуренции, насилий и даже
убийств.
Соперничество нефтяных компаний приводило к раз-
горанию жестоких * нефтяных войн: В них применялись
все способы борьбы; поджоги нефтехранилищ и скважин
конкурирующих компаний, взрывы танкеров, убийства
конкурентов и др.
В конце XIX в. англичанин Уильям Нокс Д'Арси
одержимо искал нефть в Иране. До этого он приобрёл
миллионный капитал благодаря открытию золота в Авст-
Австралии. Весь этот капитал Д'Арси вложил в поиски нефти
в Персии. В 1901 г. он получил грамоту персидского
шаха, гарантирующую Д'Арси и его потомкам «неограни-
«неограниченное право в течение 66 лет проводить изыскания и
разрабатывать недра иранской земли по своему
желанию, причём все без исключения добытые иско-
ископаемые остаются в их бесспорном владении...»
Д'Арси удалось создать в Лондоне компанию для
продолжения поисков. Бурение он доверил инженеру
Дж. Рейнолдсу. Однако несколько лет упорных поисков
были безуспешными. В январе 1908 г. Рейнолдс начал
бурить новую скважину у колодца Месджеде-Солейман
(мечеть Соломона). Скважина безрезультатно прошла
1000 м. И в мае из Лондона пришла телеграмма с требо-
требованием прекратить работы, т.к. доверие концессионеров
к ним было потеряно, а средства комании, финансиро-
финансировавшей работы, были истощены. Но Рейнолдс решил
продолжить работы до получения письма с
подтверждением телеграммы. Это дало ему отсрочку
ещё на четыре недели. Упорство и мужество инженера
были по достоинству вознаграждены: через две недели
из этой скважины забил фонтан нефти. Для разработки
открытого месторождения была создана «Англо-
Персидская нефтяная компания», 51% акций которой
приобрело правительство Великобритании. Её флот
нуждался в иранской нефти. «Англо-Персидская нефтя-
нефтяная компания» стала одной из крупнейших нефтяных
монополий мира. Кроме неё в начале XX в. в мировой
нефтяной промышленности господствовало ещё несколь-
несколько нефтяных компаний: это англо-голландская группа
«Ройял датч Шелл» и «большая пятёрка» крупнейших
американских нефтяных компаний, созданных Джоном
Рокфеллером.
Эти компании объединились в Международный
нефтяной картель, который позднее получил прозвище
«семь сестёр». «Сестры» безраздельно господствовали
на мировом нефтяном рынке. Они устанавливали
согласованные цены и получали огромные прибыли от
добычи и продажи нефти.
К середине XX в. «семь сестёр» имели концессии
(т.е. договоры на право эксплуатации участков земли и
добычи нефти) и арендованные площади более чем в ста
странах мира. К концу 60-х гг. картель контролировал
все самые богатые нефтяные месторождения разви-
развивающихся стран. За четверть века после окончания
Второй мировой войны «семь сестёр» перевели в свои
страны более 50 млрд долларов чистой прибыли.
Это главная кладовая нефти и газа на планете.
Недра этого региона хранят около 65 млрд т нефти,
или почти половину мировых запасов, из которых
10 млрд т уже извлечены. Запасы природного газа
составляют около 26 трлн м8. Большая часть этого
богатства сосредоточена в 63 гигантских месторож-
месторождениях нефти и 10 гигантских месторождениях
газа. Из ближневосточных 23 относятся к разряду
супергигантов, которых в мире всего 33. В этой
сравнительно небольшой части планеты вокруг
Персидского залива к середине 80-х гг. было от-
открыто 371 нефтяное и 55 газовых месторождений.
САУДОВСКАЯ АРАВИЯ занимает первое
место в мире по запасам «чёрного золота». В её
недрах разведано 22,5 млрд т нефти. Имеются и
огромные запасы природного газа — более
3 трлн м3. Почти половина запасов нефти сос-
сосредоточена в самом крупном в мире месторождении
Гавар, открытом в 1948 г. Его начальные запасы
составляли 11 млрд т, из них добыто уже 3 млрд т.
Оно объединяет несколько антиклинальных струк-
структур в осадочных породах, которые вытянуты
цепочкой шириной 12—20 км на 225 км. Нефть
залегает в верхнеюрских известняках. Залежь
массивного типа сверху перекрывается непрони-
непроницаемой толщей.
Свыше десяти месторождений расположено в
Персидском заливе. Среди них — самое крупное в
мире морское нефтяное месторождение Сафания-
Хафджи (начальные запасы оценены в 4,2 млрд т).
Оно открыто в 1953 г. Занимает четвёртое место в
мире, второе — в Саудовской Аравии.
Среди других месторождений нефти выде-
выделяются Марджан-Фирдоуси A,6 млрд т), Харсания
(более 1 млрд т).
ИРАК обладает богатейшими запасами неф-
нефти D млрд т) и газа (800 млрд м3). На севере в
1927 г. было открыто одно из крупнейших неф-
нефтяных месторождений мира — Киркук. Его
начальные запасы оценивались в 2,1 млрд т; более
1 млрд т из них уже добыто. В Южном Ираке к
числу крупнейших месторождений относятся Зу-
байр и Румайла, где 2,8 млрд т нефти и
490 млрд иг природного газа.
На долю месторождений Киркук и Румайла
приходится 90% добычи нефти в стране.
В ИРАНЕ к началу 80-х гг. открыто 72
нефтяных и 21 газовое месторождения. Запасы
нефти составляют 7,8 млрд т, природного газа —
13,7 трлн м3. Наиболее богата юго-западная часть
Ирана в районе Персидского залива. Среди них
гигантские месторождения нефти Ага-Джари
A,9 млрд т), Гечсаран B,2 млрд т). Крупнейшее
нефтегазовое месторождение Пазанун содержит
1415 млрд м3 газа и 500 млн т нефти.
442
Полезны* ископаемые
14 месторождений открыты в иранской части
Персидского залива. Среди них богатейшими
являются месторождения Лулу-Эсфандиер
E млрд т), Ферейдун-Марджан A,6 млрд т), Сас-
сан B00 млн т), Дариус-Харг B06 млн т).
КУВЕЙТ — небольшое по площади и по
населению государство — буквально плавает на
нефти. Здесь 8 месторождений, главное из кото-
которых — Большой Бурган — второе по величине в
мире. Оно образовано погребённым под осадками
куполовидным поднятием песчаников мелового
возраста. Общие размеры — 46-20 км. Запасы
оцениваются в 10,7 млрд т.
Есть ещё месторождение Раудатайн с запасами
1,4 млрд т.
ОБЪЕДИНЁННЫЕ АРАБСКИЕ ЭМИРА-
ЭМИРАТЫ — ещё одно небольшое федеральное государ-
государство на берегу «нефтяного» Персидского залива,
недра которого изобилуют углеводородами. На 29
нефтяных, 5 газонефтяных, 6 газовых и газо-
конденсатных месторождений приходится более
4,3 млрд т нефти и 2,8 трлн м3 газа.
На Ближнем Востоке нефть добывают и в других
странах, но запасы её там значительно меньше.
Это — Катар, Оман, Сирия, а также Турция и
Бахрейн. Крупные запасы природного газа об-
обнаружены в Афганистане.
СЕВЕРНАЯ АМЕРИКА
В КАНАДЕ открыто 1140 месторождений
нефти, газа и битумов. Они расположены в
основном в западных степных провинциях —
1 Манитоба, Саскачеван и Альберта. В этих про-
провинциях сосредоточено 75% разведанных запасов
природного газа и 99% его добычи в стране.
Крупные нефтяные месторождения — Пембина,
Редуотер (около 110 млн т) и Ледюк E0 млн т) —
1 находятся в провинции Альберта. Здесь добы-
добывается около 90% канадской нефти.
На островах Канадского Арктического архи-
архипелага обнаружено несколько месторождений газа,
а на острове Элсмир в 1972 г. открыто первое на
; севере Канады месторождение нефти.
В Западной Канаде, в долине реки Атабаска, в
270 км к северу от города Эдмонтон расположено
уникальное месторождение тяжёлой нефти Атаба-
Атабаска — самая крупная в мире кладовая асфальта.
Его площадь около 30 тыс км2. Оно разрабаты-
разрабатывается открытым способом. Битуминозные пески
этого месторождения обнажаются в долинах.
Запасы тяжёлой нефти оцениваются в 100 млрд т.
Из них примерно 12 млн т могут быть выбраны
открытым способом.
В США открыто более 22,5 тыс. нефтяных и
газонефтяных и около 14 тыс. газовых, газокон-
денсатных и нефтегазовых месторождений. Добы-
Добыча нефти и природного газа ведется более чем в 30
штатах страны. Здесь до окончания Второй
ОПЕК (OPEC)
Обогащение компаний Международного нефтяного
картеля за счёт эксплуатации нефтяных богатств разви-
развивающихся стран побудило последних встать на борьбу за
свою экономическую независимость. С этой целью в
1960 г. пять нефтедобывающих стран — Иран, Ирак,
Кувейт, Саудовская Аравия и Венесуэла — объединились в
Организацию стран — экспортёров нефти. По первым бук-
буквам слов английского названия этой организации (Organiza-
(Organization of Petroleum Exporting Countries) её сокращенно стали
называть ОПЕК (OPEC). Впоследствии к ним
присоединились ещё восемь государств: Объединённые
Арабские Эмираты, Катар, Ливия, Алжир, Индонезия,
Нигерия, Эквадор и Габон.
В 70-е гг. развивающиеся нефтедобывающие страны
провели национализацию имущества и активов
иностранных нефтяных монополий. В 1973 г. увеличился
мировой спрос на нефть. Воспользовавшись этим,
страны — члены ОПЕК в конце 1973 — начале 1974 гг.
почти в 4 раза повысили цены на нефть. Это стало
причиной «нефтяного кризиса», охватившего капиталис-
капиталистические страны.
С 197S г. практически весь доход от экспорта сырой
нефти перешёл в руки стран — членов ОПЕК. В начале
80-х гг. уже более 90% нефти, добываемой в этих странах,
приходилось на их национальные компании. Вследствие
этого в странах ОПЕК сосредоточились значительные
инвалютные средства, которые стали называть «нефтяные
деньги». Большая часть этих денег хранится в американ-
американских долларах. Поэтому за ними сохранилось название
«нефтедоллары». В новых условиях разбогатевшие
страны — члены ОПЕК превратились в экспортёров капи-
капитала, что стало приносить им дополнительные доходы.
А иностранные компании превратились из обладавших
монопольным правом собственности на чужую нефть
концессионеров в контракторов и покупателей нефти,
добываемой в этих странах.
ОПЕК существует до сих пор, хотя между её членами
возникают трения при установлении согласованных квот
(объёмов) добычи нефти с целью регулирования цен на
мировой войны добывалось около 60%
производимой в мире нефти.
На стыке штатов Оклахома, Канзас и Техас в
1918 г. было открыто одно из крупнейших в мире
нефтегазовых месторождений Панхандл-Хьюго-
тон. Оно состоит из двух месторождений, имеющих
единое газоносное поле, состоящее из двух анти-
антиклинальных ловушек. Его длина 440 км, ширина
13—30 км, площадь 20 тыс км2. Запасы газа —
2 трлн м3, нефти — 220 млн т.
Гигантское нефтяное месторождение Ист-Техас
открыто в восточной части штата Техас
(850 млн т). Уникально газонефтяное месторож-
месторождение Прадхо-Бей на севере Аляски (запасы нефти
с конденсатом оцениваются в 1,3 млрд т, газа —
735 млрд м3). Месторождение приурочено к ан-
антиклинальной складке размером 21 • 52 км и
состоит из 12 залежей.
443
Энциклопедия для детей
У берегов Северной Америки зна-
значительными запасами нефти и газа
обладает Мексиканский залив. Основ-
Основные запасы и добыча сосредоточены на северном
побережье залива и в его шельфовой зоне. Вблизи
побережья США на шельфе Мексиканского залива
открыто свыше 130 месторождений нефти и газа.
Около 60 из них разрабатывается.
По трубопроводу, пересекающему весь
полуостров Аляска, перекачивается нефть
из месторождения Прадхо-Бей на берегу
Северного Ледовитого океана в порт Вальдес
на берегу Тихого океана.
МЕКСИКА обладает значительными ресур-
ресурсами нефти и газа. Здесь открыто 343 нефтяных и
196 газовых месторождений; 30 из них относятся
к крупным. Они образуют гигантский пояс,
протянувшийся вдоль побережья Мексиканского
залива от границы с США до крайнего юго-востока.
Это один из крупнейших в мире нефтегазоносных
регионов. Наиболее богата провинция Реформа-
Кампече. Её запасы оценены в 7 млрд т нефти.
ВЕСТ-ИНДИЯ
Немного нефти добывается в островном государст-
государстве Тринидад и Тобаго, в Гватемале и на Кубе. В
южной части острова Тринидад находится самое
крупное в мире «асфальтовое озеро» Ла-Бреа пло-
площадью около 42 га. Толщина асфальтового слоя
здесь около 50 м.
ЮЖНАЯ АМЕРИКА
ВЕНЕСУЭЛА — основная нефтедобывающая
страна Южной Америки — имеет 253 нефтяных и
9 газовых месторождений с общими запасами
8 млрд т нефти. На северо-западе страны в районе
озера Маракайбо с незапамятных времён добывали
асфальт (см. сюжет «Природный асфальт»). Толь-
Только здесь на 30 месторожениях сосредоточено более
6 млрд т нефти и 1,5 трлн м3 газа. Одним из
крупнейших в стране является месторождение
Боливар, открытое в 1917 г. Оно представляет
собой цепочку вытянутых вдоль северо-восточного
берега озера Маракайбо нефтеносных площадей,
объединённых в одно гигантское скопление нефти.
Около 4/5 площади месторождения находится под
озером. Здесь установлено около двухсот залежей
нефти. Их общие запасы оцениваются от 2,3 млрд
до 4,3 млрд т.
Нефтяные и газовые месторождения известны
и в других странах Южной Америки — в
Колумбии, Эквадоре, Перу, Боливии, Аргентине,
Чили, Бразилии.
АФРИКА
На Южно-Американском континенте всего 735
нефтяных и свыше 60 газовых и газоконденсатных
месторождений.
В ЛИВИИ выявлено 86 нефтяных и 8
газовых месторождений. Запасы нефти в недрах
страны составляют более 40% общеафриканских,
запасы природного газа — 11%. Крупнейшее
месторождение нефти Сарир с запасами, превы-
превышающими 1 млрд т, открыто в 1961 г. Второе по
величине — месторождение Нассер (Зелтен) с
запасами более 200 млн т.
НИГЕРИЯ входит в десятку нефтедобы-
нефтедобывающих стран мира (около 1/3 общеафриканских
запасов нефти). На начало 80-х гг. в дельте реки
Нигер и на прилегающем дне Гвинейского залива
открыто 285 месторождений. Запасы нефти оце-
оценены в 2,3—3 млрд т, газа — в 1,4 трлн м3 (около
20% общеафриканских запасов газа). Добыча
нефти на море значительно превышает добычу на
суше.
В АЛЖИРЕ более 180 нефтяных и газовых
месторождений. Запасы нефти составляют
1,2 млрд т (около 14,5% общеафриканских за-
запасов), газа — 2,8 трлн м3. Половину нефти
добывают на гигантском месторождении Хасси-
Месауд («Колодец счастья»). Запасы нефти около
1 млрд т на глубине 3280—3400 м.
Во второй половине 50-х гг. XX в. в Алжире
были открыты гигантские газоконденсатные мес-
месторождения Хасси-Рмель, Рурд-Нусс и Рурд-
Хамра. Крупнейшее из них Хасси-Рмель имеет
1,5 трлн м3 газа и 500 млн т конденсата.
; В ЕГИПТЕ открыто 46 нефтяных и 5 газовых
месторождений, где 514 млн т нефти и свыше
90 млрд м3 природного газа. Основная часть
месторождений расположена в районе Суэцкого
залива. Здесь на побережье залива и Красного
моря, а также на Синайском полуострове со-
444
Полезные ископаемые
ЗАЛЕГАНИЕ НЕФТИ В МЕСТОРОЖДЕНИИ
САРИР (ЛИВИЯ)
| Залежи нефти
Известняк
Глины и глинистые сланцы
) | Песчаники
I | Глинистые песчаники
ВИ Кристаллический фундамент
средоточены крупнейшие нефтяные месторожде-
месторождения. В их числе месторождение Эль-Морган с
запасами нефти более 600 млн т.
Нефтяные и газовые месторождения выявлены
и разрабатываются также в Марокко, Габоне,
Анголе, Тунисе и других африканских странах. Но
масштабы добычи в них несравнимы с добычей в
описанных выше странах.
АЗИЯ
(БЕЗ СНГ, БЛИЖНЕГО
И СРЕДНЕГО ВОСТОКА)
В КИТАЕ обнаружено более 160 нефтяных и
60 газовых месторождений. Разведаны 5,4 млрд т
нефти и 1,0 трлн м3 газа. Более 75% запасов
сосредоточено на востоке. Самое крупное нефтяное
месторождение Дацин (не менее 1,5 млрд т).
В ИНДОНЕЗИИ в начале 80-х гг. было
известно 390 нефтяных (в том числе 60 морских),
84 газовых C3 морских) и 77 нефтегазовых D1
морское) месторождений. Запасы нефти в них
составляют более 1 млрд т. Свыше 80% добычи
нефти приходится на остров Суматра, в том числе
около 60% — на крупное месторождение Минас.
Его запасы оцениваются в 1 млрд т.
В МАЛАЙЗИИ главный нефтедобывающий
район — Саравак на острове Калимантан. Основная
добыча здесь приходится на месторождения при-
прибрежного моря. Здесь же разрабатываются круп-
крупные газовые месторождения. В Брунее — неболь-
небольшом султанате на острове Калимантан — круп-
крупнейшие нефтяные месторождения (Се-
(Серия и Ампа) имеют запасы соот-
соответственно 234 и 285 млн т.
В ИНДИИ к середине 80-х гг. было открыто
87 месторождений нефти и газа, из них 29 на море.
Большинство сосредоточено в районе Камбейского
залива.
АВСТРАЛИЯ И ОКЕАНИЯ
В АВСТРАЛИИ на суше и прилегающих
акваториях морей есть более 130 нефтяных и
газовых месторождений. В конце 60-х — начале
70-х гг. XX в. геологическими исследованиями
установлено, что в полосе шельфа у северо-за-
северо-западных берегов Австралийского континента рас-
располагается один из самых крупных в мире
бассейнов природного газа.
У острова НОВАЯ ГВИНЕЯ открыты ско-
скопления газа и газоконденсата в заливе Папуа.
ЗАПАДНАЯ ЕВРОПА
Нефть и газ в промышленных масштабах найдены
в 18 странах Западной Европы. Главный район
добычи — мелководное Северное море. В террито-
территориальных водах Великобритании, Нидерландов,
Норвегии и Дании обнаружено более 60 месторож-
месторождений. Всего же запасы нефти в Северном море
оцениваются в 2 млрд т, природного газа —
в 1,5 трлн м3.
В НИДЕРЛАНДАХ обнаружены крупней-
крупнейшие газовые месторождения и на суше. Общие их
запасы оцениваются в 2,4 трлн м3. Из них
1,6 трлн м3 приходится на долю гигантского
месторождения Гронинген (Слохтерен).
10 газовых и 35 мелких нефтяных место-
месторождений выявлено на юге Франции.
Немного нефти и газа добывается и в других
странах Европы. Наибольшими ресурсами среди
них обладают Испания, Румыния, Венгрия.
В последние годы учёные спорят о возможных
перспективах нефтегазоносных земных недр, ука-
указывая на возможное скорое истощение в них
запасов нефти и газа. Поисковое и разведочное
бурение переносится на морской шельф и в новые
районы на суше. Таким образом, самые мрачные
прогнозы не оправдываются, а открытие новых
месторождений лишь подтверждает, насколько
богаты недра Земли нефтью и газом.
Для того чтобы сохранить запасы нефти и газа,
необходимо стремиться к более рациональному и
безотходному использованию этих уникальных
природных ресурсов.
445
Энциклопедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Полезные ископаемые
НЕФТИ И ГАЗА
Энциклопедия для детей
ИСКОПАЕМЫЙ
уголь
В наше время редко кто не знаком хотя бы
«понаслышке с происхождением камен-
каменного угля добываемого из недр земли...
Правда, постоянно пользуясь углем, человек при-
привыкает к нему и начинает относиться равнодушно,
даже с пренебрежением, к этому простому про-
продукту, но весьма вероятно, что в ком-нибудь нет-
нет да случайно и шевельнётся чувство благо-
благодарности к природе, в незапамятные времена за-
заготовившей для нас такой прекрасный источник
тепла и света, открытый человеком только много
лет спустя». Эти мысли были высказаны 100 лет
назад английским исследователем Эдвардом Мар-
Мартином в его очень интересной книге «История
кусочка каменного угля» A896 г.).
Породы фундамента ИНвИ
Образование угольного пласта на месте заболоченного
леса, растущего по берегам озера.
* * *
Сколько кубометров растительного материала
потребуется для образования тонны каменного угля?
Это зависит от типа растений. Например, плотного дуба
потребуется гораздо меньше, чем рыхлого мха. По
разным оценкам растительный материал при переходе в
уголь уплотняется в 5—20 раз. Вот и получается, что
кубометр угля можно получить из 5 или 20 кубометров
растений. Вели учесть, что объёмный вес (т.е. вес 1 см3 в
граммах) каменного угля в среднем равен 1,5 т/м , то
для образования тонны угля потребуется от 3 до 14 м3
растений.
Много замечательных минералов ,таят в себе
недра Земли: синий лазурит, зелёный малахит,
розовый родонит, сиреневый чароит... В пёстрой
гамме этих и многих других минералов иско-
ископаемый уголь выглядит, конечно, скромно. Но
разве не прекрасен этот чёрный камень, образо-
образованный из растений, миллионы лет назад впи-
впитавших в себя энергию солнца, которую теперь он
отдаёт людям? Спокойно мерцает чёткими гра-
гранями сколов донецкий антрацит; похожи на куски
чёрного стекла уникальные угли Кузбасса и
Южной Якутии.
В мире тысячи угольных месторождений, сотни
бассейнов. Угольные богатства весьма обширны; в
недрах планеты содержатся триллионы тонн
солнечного камня, как образно называют иско-
ископаемый уголь. Богатства эти столь велики, столь
необозримо огромна энергия, сконцентрированная
в угле, что служить он будет людям сотни и сотни
лет. Области использования угля необычайно
широки. Значение его для энергетики, металлур-
металлургии, химии и других областей трудно переоценить.
НЕМНОГО ИСТОРИИ
Ископаемый уголь известен человеку с незапамят-
незапамятных времён. Первое письменное упоминание о нём
мы находим в «Метеорологии» Аристотеля C40 г.
до н.э.). 20 лет спустя, в 320 г. до н.э., древнегре-
древнегреческий философ и естествоиспытатель Теофраст в
своём «Трактате о камнях» писал: «Называют эти
ископаемые вещества антрацитом (от греч. «антра-
кос» — «уголь»), они воспламеняются и горят
подобно древесному углю...» В Древнем Китае ещё
за 100 лет до н. э. уголь широко применялся для
выплавки меди, обжига фарфора, выпаривания
соли. А вот что писал об угле знаменитый ве-
венецианский путешественник Марко Поло, посетив-
посетивший в XIII в. Китай: «По всей области Китая есть
чёрные камни; их выкапывают в горах, горят они,
как дрова. Огонь от них сильнее, чем от дров...
Дров у них много, но жгут они камни, потому что
и дешевле, и деревья сберегаются».
В Европе добыча угля началась намного
позднее, чем в Азии, — в XIII в. в Англии.
Поначалу жители собирали уголь на берегу моря.
Волны разрушали прибрежные скалы, сложенные
из угольных пластов, превращая их в россыпи
«морского» угля. Но в XIV в. английское
правительство запретило пользоваться углем всем,
кроме кузнецов, ввиду «зловонности этого вида
топлива». Подобные запреты вводились в Англии
и в дальнейшем. Например, во время правления
королевы Елизаветы I A558—1603 гг.) было
448
Полезные ископаемые
запрещено жечь каменный уголь во время парла-
парламентских сессий под предлогом, что это якобы
портит здоровье депутатов, приезжающих в Лон-
Лондон из провинции. И потребовалось ещё много
времени, пока наконец ископаемый уголь стал
главным источником энергии на Британских
островах и в других странах Европы.
В России значение ископаемого угля первым
высоко оценил Пётр I. Существует предание, что,
отправляясь в 1696 г. на штурм Азова, Пётр
остановился на привал возле казачьей станицы
Черкасск на Дону. Пётр сидел у большого костра
в окружении ближайших сподвижников. Подошли
казаки и принесли в заплечных мешках колотый
каменный уголь. Царь взял в руки кусок угля, а
остальные велел бросить в костёр. Все ощутили
нестерпимый жар. И тогда, по преданию, Пётр
сказал: «Сей минерал, если не нам, то потомкам
нашим зело полезен будет». И добавил: «Сим
минералом будут владеть победители Азова».
Пророчество царя сбылось ещё при его жизни.
Изданный в 1722 г. Указ Берг-коллегии, которая
ведала в России горным делом, гласил: «...Объя-
«...Объявить рудоискателям, чтоб они сыскивали камен-
каменного уголья понеже оные к его императорскому
величеству к делам удобны и где сысканы будут, и
оного пробы покуду присылать в Берг-коллегию, и
велеть оное копать и брать глубже сажени по три
и по четыре, а не сверху». В конце 1772 г. был
обнародован ещё один Указ Берг-коллегии, касаю-
касающийся каменного угля: «Иметь старание о прииске
каменного уголья дабы лесам теми угольями было
подспорье». А в 1777 г. была обещана специальная
премия тому, кто «сообщит лёгкий и недорогой
способ добычи каменного угля».
Вклад Михаила Васильевича Ло-
Ломоносова в развитие геологической
науки и горного дела чрезвычайно
велик. Об этом свидетельствуют его многочис-
многочисленные труды, в числе которых сочинение «О
слоях земных» A763 г.). Он подробно описал
образование многих полезных ископаемых, в том
числе каменного угля, торфа и горючих сланцев.
Он считал, что каменный уголь «не что иное есть,
как чернозём от согнития трав и листов рож-
рождённый, который в древние времена с плодоносных
мест из лесов смыт дождём, сел на дно в озёра».
Идеи Ломоносова продолжал развивать русский
горный инженер Иван Бригонцов, написавший в
1795 г. «Руководство к познанию, разработыванию
и употреблению каменного угля», в котором есть
такие строки: «Когда попечительная природа
наградила и наши недра таковым богатством, то не
простительно было бы не пользоваться оным,
особливо в местах, обзаведённых фабриками и
заводами». Много сил изучению российских углей
отдал академик Николай Александрович Львов. В
1786 г. он испытал угли будущего Подмосковного
бассейна. В своей книге «О пользе и употреблении
русского земляного угля» A799 г.) Львов писал:
♦Наконец, однако, удалось найти, что отняв
пламя, пережегши уголь и заморя оной, теряет он
почти половину веса, но приобретает такой жар,
что две полосы железа сварены были острыми
концами не более как за 15 минут». И далее:
«Употребление сего угля во всех почти огненных
изделиях несравненно превосходит и дешевизною
и силой огня всякий дровяной уголь».
Многие угольные бассейны России были откры-
открыты ещё в ХУП! в.: Донецкий — рудознатцем
РАСТЕНИЯ-УГЛЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Лепидодендрон
Сигиллярия
Каламит
Кордаит
Саговая пальма
Деревья, из которых образовались угольные пласты в каменноугольном и пермском периодах. Высота их достигала
нескольких десятков метров.
449
Энциклопедия для детей
В бортах угольного карьера на юге Англии
сохранились окаменевшие стволы
-;■■■:. древних деревьев — сигиллярий,
которым более 300 млн лет.
ОКАМЕНЕВШИЕ ДЕРЕВЬЯ В
__ УГОЛЬНОЙ ШАХТЕ
Английский исследователь Э. Мёрдок приводит любопытные
сведения о том, что в шахте около Ньюкасла (Англия) на площади
в 9 квадратных саженей A9 м2) было обнаружено не менее 30
вертикально стоящих окаменевших стволов сигиллярий — огромных
деревьев каменноугольного периода. При этом внутренняя их часть
состояла из песчаника, а вокруг него находилась кора из рыхлого
угля.
Загадка природы: этот уголь как будто расплавился
и заполнил трещины в породе. На самом деле
угольного расплава в природе не бывает.
Григорием Капустиным, Подмосковный — кресть-
крестьянами Иваном Палицыным и Марком Титовым,
Кузнецкий — крепостным крестьянином Ми-
Михаилом Волковым, Кизеловский на Урале —
Моисеем Юговым. В XIX—XX вв. продолжалось
освоение известных бассейнов и были получены
первые сведения о наличии угля в Печорском,
Тунгусском, Канско-Ачинском, Южно-Якутском,
Таймырском и других бассейнах. В XX в. началось
широкомасштабное освоение угольных богатств
как в России, так и во многих странах мира.
Долгие годы ископаемый уголь держал первенство
среди других источников энергии, лишь к концу
XX столетия уступив своё место нефти.
КАК И ГДЕ ОБРАЗОВАЛСЯ
УГОЛЬ
В средние века существовало немало гипотез про-
происхождения ископаемого угля. Например, швей-
швейцарский естествоиспытатель Теофраст Парацельс
A493—1541) был уверен, что природные угли —
это «камни, изменённые действием природного
вулканического огня». А его соотечественник ми-
минералог Георгиус Агрикола A494—1555) полагал,
что угли представляют собой отвердевшую нефть.
Бытовала и теория о внутриземном, глубинном
происхождении угля и нефти. Сторонники её ут-
утверждали, что нефть и расплавленное угольное
вещество поднимались по трещинам из земных
недр и заполняли понижения, при этом возникали
озёра, а затем расплав застывал, образуя пласты
угля. Присутствие в угле отпечатков листьев
объяснялось тем, что они опадали с деревьев, рас-
растущих по берегам «угольных» озёр.
Научное исследование состава угля показало,
что он образовался из отмерших остатков расте-
450
Полезные ископаемые
150
Уголь
Песчаник
Конгломерат
Известняк
Аргиллит
В течение нескольких тысячелетий море сотни раз
то наступало на торфяные болота, принося ил, песок,
гальку, то отступало. Это явление отражено в разрезе
угольных месторождений.
ний, накапливающихся в торфяных болотах.
Высшие растения — деревья, кустарники, травы,
а также мхи — дают начало торфу и гумусовым
углям (гумус — перегной), а животные и низшие
растения, отмирая, образуют сапропелевые угли
(сапропель — перегнивший ил). Наиболее широко
распространены угли гумусовые. Органическое
происхождение угля сегодня считается вполне
доказанным.
Древние болота то покрывались пышной расти-
растительностью, то засыпались илом и песком. Много-
Многократная смена природных условий привела к
образованию таких многопластовых угольных
бассейнов, как Донецкий B00 пластов), Верхне-
силезский D50 пластов).
Там, где длительное время существовали благо-
благоприятные условия, накопились огромные массы
торфа, из которого образовались пласты угля
разнообразной формы и местами значительной
толщины — до 100 м и более.
ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ УГОЛЬ
Под микроскопом в угле можно увидеть неразли-
неразличимые невооружённым глазом составные части.
Это неокисленные (не подвергшиеся разложению)
остатки древесины — витринит; споры, пыльца,
кожица, смола древних растений — липтинит;
окисленные (частично разложившиеся) остатки
древесины с хорошо выраженной клеточной струк-
структурой — фюзинит или инертинит.
По свойствам ископаемые угли разделяются на
ЭТОТ УДИВИТЕЛЬНЫЙ
УГЛЕРОД
Г'рудно поверить, что древесный и ископаемый уголь,
мягкий графит наших карандашей и самое твёрдое из
известных веществ — алмаз — представляют собой
разновидности углерода. Столь большое различие свойств
этих веществ связано с особенностями кристаллического
строения. В кристаллах графита атомы углерода
расположены слоями, занимая вершины правильных
шестиугольников, а кристалл алмаза имеет форму тетраэд-
тетраэдра (треугольной пирамиды) или октаэдра (восьмигран-
(восьмигранника). Алмаз можно получить, нагревая под большим
давлением графит, а графит — нагревая одну из
разновидностей ископаемого угля (антрацит)-
Так выглядит уголь под поляризационным микроскопом.
три большие группы — бурые, каменные и
антрациты. Такое деление фактически отражает
стадии образования ископаемых углей. Под влия-
влиянием температуры и давления торф уплотняется,
теряет воду и летучие вещества (кислород, водо-
водород), накапливая при этом углерод. Постепенное
изменение органического вещества порождает
последовательный и непрерывный ряд горючих
ископаемых: торф — рыхлый бурый уголь —
плотный бурый уголь — каменный уголь —
антрацит — графит (тёмно-серый или чёрный
минерал, применяется для изготовления каран-
карандашей; от лат. grafo — «пищу»).
СВОЙСТВА УГЛЯ
Наиболее важные физические свойства угля —
цвет, блеск, способность отражать свет, плотность,
твёрдость, хрупкость.
Зная основные свойства угля, можно говорить
о показателях его качества, поскольку именно
451
Энциклопедия для детей
качество в конечном счете определяет
ценность угля как топлива.
В первую очередь важно определить
рабочую влажность угля. В бурых углях коли-
количество влаги составляет 15—60%, в каменных —
4—15%. Не менее серьёзное значение имеет
содержание в угле минеральных примесей, или его
зольность, которая колеблется в широких преде-
пределах — от 10 до 60%. Зольность углей Донецкого,
Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов равна
10—15%, Карагандинского — 15—30%, Экибас-
тузского — 30—60%. Однако энергетикам нужно
знать не только количество золы, остающейся
после сжигания топлива, но и её состав и плавкость
(способность плавиться), поскольку от этого зави-
зависит выбор режима сжигания топлива.
Очень вредной примесью в углях является сера.
Сгорая, она образует сернистый газ (SO2), отрав-
отравляющий окружающую среду. Правда, угли боль-
большинства бассейнов содержат немного серы (около
1%), но в некоторых бассейнах её содержание
возрастает до 3—6% и более.
Одним из главных показателей качества энерге-
энергетических углей является низшая теплота сгора-
сгорания рабочего топлива (для бурых углей 6—
15 МДж/кг, для каменных 10—30 МДж/кг).
Наибольшей теплотой сгорания обладают высоко-
высококачественные угли Донецкого, Кузнецкого и
Южно-Якутского бассейнов.
Для определения качества углей важно знать их
спекаемостъ и коксуемость — свойства угля при
нагревании без доступа воздуха расплавляться, а
также образовывать пористый остаток — кокс,
являющийся основным топливом для доменных
печей при производстве чугуна и выплавке стали.
Лучшей спекаемостью и коксуемостью обладают
угли Донецкого, Кузнецкого, Печорского и Улуг-
хемского бассейнов.
Некоторые виды бурого угля содержат большое
количество смолы и горного воска.
ЧЕМПИОН СРЕДИ УГОЛЬНЫХ
БАССЕЙНОВ
На земном шаре известно почти 3 тыс. угольных
бассейнов и месторождений. Чемпион по запасам
угля — Тунгусский бассейн в Сибири: 2 трлн т, за ним
идёт Ленский бассейн — 1,5 трлн т.
САМЫЕ МОЩНЫЕ УГОЛЬНЫЕ
ПЛАСТЫ
Самый мощный (т.е. толстый) угольный пласт D50 м)
находится в Канаде на месторождении Хат-Крик. На
втором месте — угольный пласт в бассейне Латроб-Велли,
Австралия C30 м), на третьем — пласты Экибастузского
бассейна в Казахстане и Челябинского бассейна в России
(по 250 м).
СТРОЕНИЕ
УГЛЕНОСНЫХ ТОЛЩ
Если сделать разрез угольного бассейна, можно
увидеть, что внутри он напоминает слоёный пирог,
Угольные пласты чередуются с глинистыми, песча-
но-глинистыми и песчаными. Число угольных
пластов иногда доходит до сотни. В глубоких про-
прогибах земной коры накапливались угленосные тол-
толщи общей мощностью (т.е. толщиной) в несколько
километров.
^|^| Уголь
|:] ■ У-д':.'| Песчаник
1 - ] Аргиллит
Известняк
Конгломерат
Покровные отложения
1
Если гигантским ножом вырезать из угольного
месторождения кубик, мы увидим причудливые складки,
в которые смяты угольные пласты.
Одни угольные пласты простираются на сотни
и тысячи километров, другие резко изменяются на
коротком расстоянии и могут расщепляться,
образуя веер самостоятельных пластов. Накопле-
Накопление угленосных осадков в различных географиче-
географических регионах длилось в течение одного или
нескольких геологических периодов; например, в
Кузнецком бассейне образование угольных пластов
продолжалось в течение каменноугольного, пермс-
пермского и юрского периодов. Пласты угля могут иметь
как простое строение — без включённых в уголь
слоев породы, так и сложное — когда слои угля
чередуются со слоями «пустой» породы. По
степени изменчивости толщины и строения уголь-
угольные пласты делятся на выдержанные (т.е. такие,
толщина которых отклоняется от средней вели-
величины не более чем на 20%), относительно
выдержанные и невыдержанные. Угольный пласт
нередко оказывается частично размыт рекой,
протекающей по месторождению, или разрушен
морским прибоем.
452
Полезные ископаемые
КАК ИСКАТЬ УГОЛЬ
Очевидно, проще всего обнаружить залежь камен-
каменного угля там, где обнажаются горные породы —
на склонах гор, крутых обрывах речных и морских
берегов. В поисках угля могут помочь животные,
роющие глубокие норы: вместе с почвой они выбра-
выбрасывают залегающие под ней горные породы. На
обнажение угольных пластов нередко указывает
так называемая «меловка» — отбелённые време-
временем глины, среди которых залегают угли. Присут-
Присутствие угля можно обнаружить и по горелым поро-
породам — следам подземных пожаров угольных плас-
пластов. Эти породы обычно окрашены в красивые
розовые и светлые тона.
Уголь
| Аргиллит
|!-.'у.| Песчаник
В обрывах по берегам иногда обнажаются угольные
пласты, а обломки угля можно встретить на десятки
километров ниже по течению.
Опытный геолог не пройдёт мимо вспаханного
поля, где порой можно обнаружить кусочки
каменного угля, указывающие на близость его
залегания. Нередко на близость угля указывают
родники. Дело в том, что угли, как правило,
залегают среди песчаных толщ, а по ним обычно
движутся подземные воды, выходящие на по-
поверхность в виде ключей и родников. Хорошим
помощником геолога может стать образовавшийся
ночью иней. В лучах восходящего солнца он
исчезает не равномерно, а полосами, в первую
очередь он растает там, где близко к поверхности
подходят угольные пласты. Они нагреваются
быстрее, чем окружающие горные породы.
Для поисков угля используются также специ-
специальные карты. На них условными знаками
выделены площади, где возможно открытие место-
месторождений. В распоряжении геологов имеется
мощная техника, позволяющая бурить глубокие
скважины, рыть канавы и шурфы (вертикальные
или наклонные подземные горные выработки),
закладывать разведочные шахты. Осо-
Особенно большую помощь геологам ока-
оказывают геофизики. Их приборы, по-
подобно рентгеновскому аппарату, просвечивают
толщу осадочных пород и находят в ней пласты
УГЛЯ. ■ -V . ;>:■-: !;::-"flif й; ■•■■Ч ';*:.:-;-
СКОЛЬКО УГЛЯ
В ЗЕМНЫХ НЕДРАХ
Запасы ископаемого угля огромны. Даже по самым
скромным оценкам его не менее 15 трлн т, а по
некоторым данным — даже до 30 трлн т. Это в
10 раз больше, чем нефти и газа вместе взятых.
Если сложить весь этот уголь, получится куб со
стороной 22 км. Он будет почти в 2,5 раза выше
Эвереста — высочайшей вершины на Земле, а
объём этого куба превысит 10 тыс. км3, что равно
объёму 20 млн пирамид Хеопса в Египте!
Разведанные запасы угля A,6 трлн т) состав-
составляют немногим более 10% общих ресурсов угля.
Запасы особенно ценных коксующихся (т.е.
способных превращаться в кокс) углей превышают
1 трлн т. Для разработки наиболее дешёвым
открытым способом пригодны 1,3 трлн т угля.
Основные угольные богатства сосредоточены в
Северном полушарии — в Европе, Азии и Северной
Америке. Угли обнаружены и под ледяным
покровом Антарктиды, где в пермском периоде
образовались миллиарды тонн угля. Насколько же
иным был климат на этом ныне ледяном континен-
континенте 250 млн лет назад!
Если добыть весь уголь из земных недр, то получится «куб»
высотой 22 км — почти в 2,5 раза выше Эвереста!
Большой куб, вырезанный слева, равен количеству угля,
необходимого для удовлетворения потребности в энергии
до 2050 г. Маленький куб символизирует ежегодную
потребность в угле.
453
Энциклопедия для детей
В России из общих ресурсов угля на
долю каменных углей приходится
3230 млрд т, бурых — 1616 млрд т и
антрацитов — 39 млрд т. Запасы коксующихся
углей оцениваются в 441 млрд т. В европейской
части России находится всего 2% углей, осталь-
остальные — в азиатской.
КАК ДОБЫВАЕТСЯ
УГОЛЬ И КАКОВЫ
ОБЪЁМЫ ЕГО ДОБЫЧИ
С древнейших времён человек добывает ископае-
ископаемый уголь. В России добыча угля началась в
XVIII в. в Донецком (теперь его основная часть
находится на Украине) и Подмосковном бассейнах.
Пучение почвы, пласта
Обрушение кровли
Огромное давление горных пород нередко разрушает
подземные выработки — штреки и квершлаги.
САМАЯ КРУПНАЯ УГОЛЬНАЯ
ШАХТА В РОССИИ
Самая крупная в России шахта «Распадская» в Кузнец-
ном бассейне ежегодно выдаёт на-гора 6 млн т высо-
высококачественного коксующегося угля.
САМЫЕ ГЛУБОКИЕ УГОЛЬНЫЕ
ШАХТЫ
из самых глубоких шахт (почти 1,5 км) находится
Донецком бассейне; такие же шахты есть а
Нижнерейнско-Вестфальском бассейне в Германии и
Льежском бассейне в Бельгии.
САМЫЙ МОЩНЫЙ УГОЛЬНЫЙ
КАРЬЕР
Самый мощный угольный карьер — * Богатырь» в Эки-
бастузском бассейне (Казахстан) — даёт 50 млн т угля
в год.
Существуют два основных вида добычи угля -
подземный и открытый. Подземный способ добычи
в шахтах — более трудоёмкий и дорогой. Но
основные запасы угля находятся на большой
глубине, и поэтому подземный способ наиболее
распространён. Для того чтобы добраться до
глубоко залегающих угольных пластов, пробивают
вертикальные и наклонные шахты. Диаметр их
обычно равен нескольким метрам, а глубина может
достигать 1 км и более. От шахт к пластам угля
ведут горизонтальные горные выработки — квер-
квершлаги. Внутрь пластов идут штреки (тоже го-
горизонтальные горные выработки, не имеющие
выхода на поверхность земли), а вдоль пластов
вверх и вниз — наклонные подземные выработки:
уклоны (для подъёма различных грузов) и бремс-
бремсберги (для спуска полезных ископаемых на более
низкий уровень). В результате каждый пласт
рассекается на «панели» или «столбы», из которых
и добывают уголь. Величина шахт разная: мелкие
дают 300—600 тыс. т угля в год, средние — от
900 тыс. до 1,5 млн т, крупные — 2—3 млн и
шахты-гиганты — до 10 млн т.
Сначала человек добывал уголь лопатой и
кайлом (киркой). На смену им пришли отбойные
молотки и комбайны. Сегодня на шахтах при-
применяется высокопроизводительная техника. Пер-
Перспективен гидравлический способ добычи угля:
мощная струя воды из специального устройства —
гидромонитора — дробит уголь, который по
трубопроводу направляется на обогатительную
фабрику. Из тонких пластов уголь добывают с
помощью шнека, который напоминает винт мя-
мясорубки с режущим наконечником.
Наиболее дешёвый и безопасный способ добычи
угля — открытый. Сначала огромные экскаваторы
(драглайны) с ковшами ёмкостью 100 м3 срывают
горные породы, закрывающие угольные пласты.
Затем мощные роторные экскаваторы высотой с
13-этажный дом сразу грузят уголь со скоростью
Шагающие экскаваторы — драглайны — срывают горные
породы, под которыми спрятан угольный пласт, а мощные
экскаваторы грузят уголь в 100-тонные самосвалы.
454
Полезные ископаемые
5 тыс. м3/ч в вагоны. Проектируются экскаваторы
производительностью 15 тыс. м8/ч. Средний по
величине угольный карьер (разрез) даёт 5—
10 млн т угля в год, крупный — десятки милли-
миллионов тонн. Глубина некоторых разрезов превышает
400 м (Коркинский разрез на Урале). Открытым
способом в мире добывается больше половины
угля, в некоторых странах — весь уголь, в
России — 60%.
2/3 ископаемого угля, добываемого в мире,
приходится на каменные угли и 1/3 — на бурые.
В 1990 г. на планете добыто около 500 млн т
коксующегося угля. Китай превысил милли-
миллиардный рубеж добычи угля, США вплотную
приблизились к нему.
Добытый уголь обычно содержит много ми-
минеральных примесей. Поэтому, перед тем как его
использовать, уголь облагораживают: обогащают
на специальных фабриках, удаляя эти примеси и
тем самым снижая зольность угля.
КАК ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
УГОЛЬ
Трудно найти отрасль народного хозяйства, где бы
не использовались уголь или продукты его перера-
переработки. Основные потребители — энергетика и про-
промышленность. 2/3 угля сжигается на электростан-
электростанциях и в котельных. Кусковой уголь сжигается в
обычных топках, а угольная пыль — в факельных,
куда уголь вдувается из форсунок (особых
устройств для рыспыления топлива). Перспек-
Перспективным является метод сжигания угля в «кипя-
«кипящем слое»: слой мелкого угля толщиной 1—2 м
продувается снизу горячим воздухом и находится
во взвешенном состоянии, что обеспечивает пол-
полноту его сгорания. Важно подчеркнуть, что на
крупных электростанциях топливо используется
на 90%, в промышленных котельных — на 70%,
а индивидуальными потребителями — только на
45%.
При нагревании угля без доступа воздуха до
1000° С получают кокс. В 1990 г. в России было
использовано для коксования 82 млн т угля.
Древесный уголь обладает удивительным свой-
свойством — он задерживает в своих бесчисленных
порах вредные вещества. Именно эту особенность
угля использовал великий русский химик Нико-
Николай Дмитриевич Зелинский A861—1953). Во
время Первой мировой войны он предложил
использовать активированный уголь для защиты
от отравляющих веществ (противогаз Зелинско-
Зелинского — Куманта). Благодаря этому изобретению
были спасены жизни миллионов людей. Основой
противогаза был древесный уголь, улавливающий
вредные газы — хлор, иприт и др. А сегодня уже
не древесный, а ископаемый уголь, обработанный
особым способом, служит надёжной преградой
всем вредным примесям в воде, воздухе, раз-
различных растворах. Такие вещества, поглощающие
вредные примеси, называются адсорбентами. Они
используются для очистки воды, газов и растворов,
а также электродов, пластмасс, сма-
смазочных масел и сотен других про-
продуктов. В Институте горючих иско-
ископаемых профессором Софьей Ивановной Сури-
новой на основе ископаемого угля создан гемо-
сорбент для очистки крови, который широко
используется во многих странах мира.
Очень перспективным является получение из
угля синтетического жидкого топлива, а также
химических веществ, которые не могут быть
произведены из нефти и природного газа. Это,
например, углеродные материалы — волокна,
пластмассы повышенной прочности (с введёнными
в них углеродными волокнами), алмазоподобные
плёнки и др.
В настоящее время широко используется и
такой продукт переработки угля, как сажа. Когда
речь заходит о саже, сразу же возникает образ
андерсеновского трубочиста. Во времена, когда
широко применялось печное отопление, трубочист
был важной фигурой, избавляющей людей от
НЕФТЬ ИЗ УГЛЯ
И нефть, и уголь — углеводороды, но основное
отличие их друг от друга — разное содержание
водорода: в нефти 13—15%, в угле 4—6%. Так вот, если
тонко размолотый уголь нагреть до 400—500° С при
давлении до 10 МПа (Мегапаскалей) и добавить
недостающее количество водорода, то уголь сжижается
и превращается в похожую на нефть жидкость, близкую
по свойствам к природной нефти. Этот процесс носит
название «гидрогенизация» — насыщение угля
водородом.
Гидрогенизация происходит гораздо быстрее в
присутствии катализаторов — веществ, ускоряющих ход
химических реакций. В качестве катализаторов
используют соединения молибдена, железа, алюминия и
других металлов.
Сколько угля нужно для получения тонны нефти? Это
зависит от его качества. Бурого угля надо 5 т, а
каменного — 2—3 т. Ресурсы угля, пригодного для
гидрогенизации, огромны и оцениваются в сотни
миллионов тонн, в первую очередь в наиболее
освоенных Кузнецком и Канско-Ачинском, а также в
Иркутском, Ленском и других бассейнах. Так что в
будущем, когда иссякнут запасы природной нефти,
«угольная» нефть вполне сможет заменить её.
В ЮАР уже действует несколько крупных заводов,
где из 30 млн т угля производится до 10 млн т
искусственной нефти. Если же заглянуть в историю, то
можно узнать, что первые опыты по гидрогенизации угля
были начаты в первой трети XX в. известным немецким
химиком Эмилем Фишером A852—1919). В
гитлеровской Германии нефть производили из угля (т.к.
в стране не было своей нефти) — до 5 млн т в год, и
двигатели фашистских танков работали на угольном
дизельном топливе.
Искусственная нефть имеет большое будущее. В
XXI в. масштабы гидрогенизации угля возрастут во много
раз, и объёмы получения искусственной нефти будут
сопоставимы с объёмами добычи её природной
«сестры».
455
Энциклопедия для детей
ГАЗ ИЗ УГЛЯ
Ещё в начале XVI в. голландский естествоиспытатель
Я.В. вам Галъский описал способ получения из
каменного угля горючего газа. А в 1690 г. доктор Клейтон
забавлял друзей тем, что нагревал каменный /голь и
поджигал выделяющийся из него газ (не придавая, однако,
серьёзного значения этому явлению). Однако интерес к
угольному газу возрос только в конце XVIII в. Быстро
растущие города требовали новых источников освещения
взамен свечей и масляных светильников. В 1792 г. англий-
английский механик Уильям Мёрдок впервые оборудовал
газовым освещением свой дом и завод в городе Редруте.
Уже в начале XIX в. в Великобритании было построено
несколько небольших газовых заводов, на которых
получали газ из угля.
Но газовое освещение было встречено с недоверием,
как это обычно и бывает с различными новшествами.
Более гого, известный английский писатель Вальтер Скотт
возмущался: «Один сумасшедший предлагает осветить
Лондон — чем бы вы думали? Представьте себе —
дымом!» А в одном из городов Северной Америки газеты
сообщили, что освещение улиц газом нарушает
божественные законы, по которым ночью должна быть
тьма, и будет способствовать усилению пьянства и развра-
развращённости населения. Писали также, что при новом
освещении будут пугаться лошади и обнаглеют воры. Но
эти доводы не смогли остановить энтузиастов. Наконец, в
1812 г. английский парламент утвердил создание первой в
мире «Лондонской и Вестминстерской компании для
газового освещения и производства кокса». 31 декабря
1813 г. газом был освещен знаменитый Вестминстерский
мост. А в 1885 г. в Англии потреблялось уже 2,5 млрд м3
светильного газа (с помощью которого освещали улицы).
Во многих странах начали строить газовые заводы; в
США — в 1816 г., во Франции — в 1820 г., в России — в
1835 г.
В XX в. на смену газу пришло электричество, для
производства которого тоже требовался уголь. А уголь-
угольный газ начал новую, не менее важную жизнь в качестве
топлива для экологически чистых электростанций и как
сырьё для получения множества ценнейших химических
продуктов.
УГОЛЬ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Как работает прожектор? Как плавят непокорные
тугоплавкие металлы? Делается это так. К двум элект-
электродам, изготовленным из определённого сорта угля,
подводится электрическое напряжение, под действием
которого возникает ток. И между ними рождается элект-
электрический разряд — яркая вольтова дуга. При этом
температура достигает нескольких тысяч градусов и
происходит интенсивное излучение света.
Любопытный факт: уголь в земных недрах постепенно
меняет многие свои свойства, в том числе электрические.
Бурый и каменный уголь плохо проводят электричество —
это полупроводники. А вот антрацит — прекрасный
проводник. Для изготовления электродов антрацит
проходит специальную обработку при высокой
температуре.
Антрациты добывают на востоке Донбасса и в За-
Западной Сибири (на юге Кузнецкого бассейна и в Гор-
Горлове ком бассейне). А в США основные залежи антрацитов
находятся в недрах Пенсильванского бассейна. В будущем
большие перспективы связаны с антрацитами далёкого Тай-
Таймыра — заполярного полуострова на севере России.
хлопот, связанных с чисткой труб и дымоходов. В
наше время профессия трубочиста стала редкой, а
сажа из вредного осадка в трубах превратилась в
весьма ценный продукт. Без неё нельзя изготовить
резину, типографские краски, тушь, различные
виды пластмасс, электроды и многое другое.
Как же делают сажу? Для этого мелко
раздробленный уголь быстро нагревают до 1200-1
1300° С. Образующиеся при этом летучие вещества,
сгорая, дают высококачественную сажу. Но не иа
всех углей получается хорошая сажа. Лучшая
сажа образуется при переработке специальных
газовых и жирных углей. Сажу также можво
производить, сжигая нефть или природный газ.
Всего в мире производится более 3 млн т сажи в
год.
С каждым годом сфера использования угля,
причём не только как топлива, непрерывно
расширяется. Так, например, многие бурые угли
содержат в большом количестве гуминовые кис-
кислоты, столь необходимые для повышения пло-
плодородия почв. Такие кислоты содержат и залега-
залегающие неглубоко каменные угли, которые под-
подвержены окислению. Гуминовые удобрения творят
чудеса: урожайность овощей и зерновых культур
они повышают в несколько раз.
КАК СБЕРЕЧЬ ПРИРОДУ
В процессе разработки угольных месторождений
человек наносит огромный вред природе. Проис-
Происходит отчуждение больших земельных террито-
территорий, занимаемых шахтами, угольными разрезами
и отвалами горных пород. При перевозке и перера-
переработке угля загрязняются почва, воздух и вода. В
отвалах карьеров и шахт (отвалы пустой породы у
шахт называются терриконами) скопилось более
20 млрд м3 пород.
В последние годы всё больше внимания стало
уделяться рекультивации (восстановлению) на-
нарушенных горными работами земель, на которых
для этого сажается лес, разводятся сады. Котло-
Котлованы карьеров превращаются в озёра, в степных
районах возникают оазисы, «лунные» пейзажи
угольных бассейнов постепенно приобретают зем-
земной облик.
При дальних перевозках уголь покрывают
специальными эмульсиями (смесями нераство-
нерастворимых друг в друге жидкостей), плёнки которых
не дают ему распыляться. Серьёзное внимание
обращается на улавливание вредных газов, об-
образующихся при сжигании угля на электро-
электростанциях и в котельных. Ведь, например, серный
ангидрид (SO2), попавший в атмосферу, возвра-
возвращается на землю в виде кислотных дождей,
которые уничтожают леса и посевы, отравляют
почву.
Человек не должен забывать о вредных по-
последствиях своей деятельности и обязан возместить
наносимый природе урон, ибо от этого зависят и
судьба земных недр, и судьба лесов и водоёмов, да
и судьба самого человечества.
456
Полезные ископаемые
КРАСКИ ИЗ УГЛЯ
Многократно увеличенный кусочек угля, напоминающий
брюшко и лапки неизвестного насекомого.
ЗАГЛЯНЕМ
В БУДУЩЕЕ
Какова будет роль угля в XXI веке? Сколько «сол-
«солнечного камня» потребуется человечеству? Как
показывают расчёты, в XXI в. изменится топлив-
топливно-энергетический баланс мира и России. По срав-
сравнению с 1990 г. доля угля в потреблении энергии
возрастёт к 2020 г. с 28 до 35%, а нефти —
снизится с 46 до 15%. Если в 1990 г. в мире было
добыто без малого 5 млрд т угля, то к 2020 г.
предполагается удвоить объём его добычи.
Не исключено, что темпы добычи угля в мире
будут ещё выше. Ведь имеющихся на планете
запасов угля хватит человеку на сотни и сотни лет,
а потребность в нём непрерывно растёт, области его
использования расширяются.
бы мог подумать, что из чёрного угля можно полу-
чить полную гамму красок! Если проследить цепочку,
соединяющую каменный уголь и краски через все промежу-
промежуточные продукты, получится такой ряд: уголь — смола —
бензол — нитробензол — анилин — анилиновые краски.
Пальма первенства в открытии этой связи принадлежит
английскому студенту Уильяму Генри Перкину
(впоследствии химику-органику), который в 1856 г. случай-
случайно получил из анилина искусственный органический краси-
краситель. Это имело огромное значение, ведь естественные кра-
красители — индиго, пурпур, сандал, получаемые из расте-
растений, — уже давно не могли удовлетворить потребности
промышленности в красках. Вслед за Перкином химики
многих стран стали производить из угля и каменноугольной
смолы разнообразные красители и другие вещества.
РЕДКАЯ «ПРОФЕССИЯ» УГЛЯ
В пластах торфа и угля постоянно циркулируют
подземные воды, а в них встречаются почти все
элементы таблицы Менделеева. Уголь задерживает
растворённые в воде вещества, и они оседают в мельчай-
мельчайших порах и трещинах. Иногда в угле накапливаются особо
ценные химические элементы, такие, как германий, галлий,
скандий, индий, рений, иттрий и др. В России есть
месторождения, угли которых содержат уникально высокое
количество германия — несколько килограммов в тонне
угля. Этот элемент совершил революцию в радио-
радиоэлектронике, ведь германий — основа для производства
полупроводников. С каждым годом растёт значение угля
как настоящей кладовой редких элементов.
Развитие энергетики и других отраслей про-
промышленности во многих странах мира ориен-
ориентировано на уголь. Это позволит сделать необ-
необходимую передышку в развитии атомной про-
промышленности и освоить более безопасные и
эффективные методы использования ядерной, а в
перспективе и термоядерной энергии, а также
энергии Солнца, ветра, внутреннего тепла Земли и
океана. Но рост добычи угля должен сопро-
сопровождаться разработкой и освоением действенных
и экологически чистых способов его исполь-
использования. Только в этом случае будет оправдано
широкое применение скрытой в угле практически
неиссякаемой тепловой и химической энергии.
ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ
В конце XVII в. британское правительство
выдало патент Мартину Илу и его коллегам,
которые «после многих трудов и затрат
действительно обнаружили способ извлекать и
добывать большие количества дёгтя, смолы и
масла из определённого вида камней, которых
имеется в изобилии в наших доминионах, и мы
желаем взлелеять и вдохновить все похвальные
начинания и проекты всех лиц, коих трудолюбием
находятся полезные ископаемые и выгодные
знания, ремёсла и изобретения».
Речь шла об открытии горючих сланцев. Уже в
далёком XVII в. люди научились вытапливать из
сланцев своеобразную жидкость — сланцевую
смолу, близкую по свойствам к нефти. Любопытно,
что переработка сланцев в жидкое топливо вошла
в практику задолго до начала промышленной
добычи нефти. Мировые запасы сланцев в настоя-
настоящее время составляют триллионы тонн. В связи с
истощением месторождений нефти они смогут в
недалёком будущем заменить её. Их можно просто
сжигать на электростанциях и получать дешёвое
457
Энциклопедия для детей
КАРТА МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Полезные ископаемые
УГЛЯ И ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
угольные бассейны
угольные месторождения
сланцевые бассейны
сланцевые месторождения
Энциклопедия для детей
ГЛАВНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ
ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ
Без малого половина горючих сланцев и сланцевой
смолы сосредоточена в одном бассейне Грин-Ривер
(США).
X
ПОКА ПОЛИТИКИ СПОРЯТ...
Пока политики спорят о проблеме углерода, учёные
из разных стран мира скрупулёзно изучают
горючие сланцы. Ими руководят частью любопытство,
частью упрямство и частью самоотверженность, ибо проб-
проблема горючих сланцев — одна из наиболее сложных и не
возникающих в случае других полезных ископаемых»
(Р.Ф. Кейн, известный австралийский учёный).
X
КИРПИЧИ ИЗ СЛАНЦЕВОЙ
ЗОЛЫ
Удивительно лёгкие (легче пемзы!) кирпичи-гиганты
готовят из сланцевой золы. Такой кирпич размером
20-40-60 см весит лишь несколько килограммов. Из этих
кирпичей меньше чем за неделю можно сложить стены
одноэтажного дома.
X
СЖИГАНИЕ В «КИПЯЩЕМ»
СЛОЕ
Наиболее прогрессивным энергетическим направлением
использования горючих сланцев является сжигание их в
«кипящем» слое — в топке мелко раздробленный сланец с
помощью вентиляторов поддерживается во взвешенном
состоянии («кипит»), благодаря чему сгорает полностью.
Этот способ с успехом применяется в Германии, где
сжигаются низкосортные сланцы, а после сжигания из
минеральной части получают отличный цемент.
X
электричество, как это делается на Эстонской и
Нарвской теплоэлектростанциях. Но большую
ценность они представляют как сырьё для получе-
получения сланцевой смолы и других ценных продуктов.
ЧТО ТАКОЕ
ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ?
Это — горные породы обычно светло-коричневого
или серого цвета, которые на 15—40% состоят из
органического вещества — продуктов разложения
водорослей и живых организмов. Если этого ве-
вещества более 40%, то горючий сланец уже назы-
называется сапропелитом, или сапропелевым углем.
Образовались сланцы в озёрах и приморских лагу-
лагунах (мелководных заливах, отделённых от моря
полосами песка). Нередко в них встречаются пре-
превращенные в уголь остатки высших растений. Сре-
Среди минеральных частиц, которые составляют ос-
остальные 60—85% вещества горючих сланцев, ча-
чаще всего встречаются кальцит, доломит, кварц,
полевые шпаты, пирит и глинистые минералы.
Что же происходит с органическим веществом,
оказавшимся на дне моря, озера или лагуны? Здесь
останки организмов перерабатываются личинками
насекомых, моллюсками и микроорганизмами.
Образуется перегнивший ил — сапропель. В более
глубоких слоях этого ила преобразование органи-
органического вещества отмерших растений и погибших
животных идёт без доступа воздуха в результате
деятельности анаэробных (т.е. способных жить без
кислорода) бактерий. Таким образом рождается
органическое вещество сланцев — кероген. При
погружении сланцев на большие глубины, где
действуют повышенные температуры и давления,
кероген разлагается. Образуются различные угле-
углеводороды, которые при благоприятных условиях
могут создавать месторождения нефти и газа.
При сильном увеличении можно увидеть, что
сланцы состоят из остатков разнообразных водо-
водорослей и моллюсков, скелетов рыб и животных, а
также продуктов их полного разложения.
Первые месторождения сланцев образовались в
далёком докембрии, им более 1 млрд лет. Они
гораздо старше самого древнего угля, которому
«только» 300—400 млн лет. Примерно 40% всех
сланцев образовалось в палеозойскую эру, около
30% — в мезозойскую, 25% — в кайнозойскую.
Залежи горючих сланцев обычно представляют
собой пласты толщиной в несколько метров. Но
встречаются сланцевые залежи общей толщиной
даже до 600 м (Грин-Ривер, США), представ-
представляющие собой частое переслаивание пластов
горючих сланцев и различных осадочных пород. В
некоторых бассейнах, например Прибалтийском,
присутствует только один 2—3-метровый пласт.
Есть многопластовые месторождения — Фушунь в
Китае, Болтышское на Украине.
К основным характеристикам сланцев относят-
относятся влажность, содержание золы и серы, теплота
сгорания и выход смолы при нагревании без
доступа воздуха до 500° С. Совокупность этих
свойств позволяет оценить качества сланцев и
определить основные направления их использова-
использования.
Лучшие по качеству сланцы — в Прибалтий-
Прибалтийском бассейне, а также в бассейне Сидней в
Австралии.
СКОЛЬКО НА ЗЕМЛЕ
ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ?
Очень много — десятки триллионов тонн. При их
переработке может быть вытоплено 550 млрд т
сланцевой смолы.
3/4 ресурсов сланцевой смолы сосредоточено в
недрах Америки, из них 220 млрд т — в
бассейне-гиганте Грин-Ривер (США) и 112 млрд т
в бассейне Ирати (Бразилия). В России кроме
460
Полезные ископаемые
западной части Прибалтийского бассейна имеется
ещё ряд крупных сланцевых бассейнов: Волжский
(ресурсы сланцевой смолы — 4,5 млрд т),
Тимано-Печорский @,5 млрд т), Вычегодский
B,8 млрд т), Оленёкский C4 млрд т).
КАК И СКОЛЬКО
ДОБЫВАЕТСЯ
ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ?
Добывают сланцы и в шахтах, и в карьерах (т.е. в
местах открытой разработки). В XIX и начале
XX вв. добычей сланцев занимались многие
страны — Австралия, Бразилия, Новая Зеландия,
США, Швейцария, Швеция, Испания, Китай,
ЮАР и др. А в конце XX в. в промышленных
масштабах добыча горючих сланцев ведётся только
в России (месторождение около Санкт-Петербурга,
а также Кашпирское в Волжском бассейне) — до
10 млн т в год, в Эстонии (Эстонское месторож-
месторождение) — до 20 млн т и в Китае (Фушунь) —
десятки миллионов тонн. В США и Бразилии добы-
добывается несколько миллионов тонн сланцев для
различных исследований их свойств.
КАК ПОЛУЧАЮТ
СЛАНЦЕВУЮ СМОЛУ?
Её получают путём нагревания мелко раздроб-
раздробленного сланца до температуры 500° С и выше.
Органическое вещество при этом разлагается,
образуя масляный пар. После конденсации (т.е.
сгущения) он даёт вязкую сланцевую смолу, газ и
углистый остаток. Из сланцевой смолы получают
высококалорийное топливо, масло для пропитки
древесины, дубители, клей, ихтиол (маслообразное
лекарственное вещество), моющие средства, элек-
электродный кокс (для изготовления электродов),
парафин. Сланцевая смола также используется
при производстве пластмасс и резины.
Горючие сланцы — сложное по составу полезное
ископаемое. По сравнению с другими горючими
ископаемыми они содержат меньше органического
вещества и, следовательно, дают меньше тепла,
выделяемого при сжигании. По этому важному
показателю они в 2 раза уступают каменному углю
и в 4 раза — нефти. Вот почему важно максимально
использовать как органическую, так и мине-
минеральную части сланцев. Сланцевая зола с успехом
применяется в строительстве при производстве
цемента, блоков, панелей. Сланцы содержат ряд
редких элементов — уран, ванадий, молибден,
рений и др.
СЛАНЦЫ
В XXI ВЕКЕ
За долгую историю добычи и переработки горючих
сланцев происходили неоднократные спады и
подъёмы. В конце XX в. наметился очередной
подъём. В ряде стран горючие сланцы сегодня
рассматриваются как весьма перспективные энер-
Горючий сланец под микроскопом.
СЛАНЦЫ — ИСТОЧНИК
РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
В горючих сланцах некоторых бассейнов и
месторождений содержится много редких элементов, в
первую очередь урана. В Швеции на месторождении
Вестерланд намечается получать в год 240 т урана, а
также 600 т ванадия, 200 т молибдена и 200 т никеля. В
Австралии уран и ванадий предполагается извлекать из
сланцев месторождения Джулия-Крик. Много бериллия
содержат сланцы болгарского месторождения Врез-
ники. В сланцах Средней Азии обнаружено большое ко-
количество рения (Кызылкумский и Амударьинский
бассейны). Повышенное содержание молибдена харак-
характерно для сланцев Волжского бассейна.
МИНЕРАЛЬНАЯ ВАТА ИЗ
СЛАНЦЕВЫХ КАРЬЕРОВ
Из известняков и глинистых пород сланцевых
месторождений получают минеральную вату —
ценнейший теплоизоляционный материал. Породу рас-
расплавляют при температуре 1400° С, а расплавленное
вещество раздувают особым способом.
СЛАНЦЕВЫЕ КАРЬЕРЫ
ВОЗВРАЩАЮТ ЗЕМЛЮ
В Прибалтийском бассейне восстановлено более
80% земель, нарушенных сланцевыми карьерами. Здесь
высажены сосна, лиственница, берёза, тополь, выращи-
выращивают зерновые и овощные культуры.
X
461
Энциклопедия для детей
гетические источники, причём их ис-
использование ориентировано на произ-
производство сланцевой смолы как замени-
заменителя нефти. Американские специалисты полагают,
что в 2000 г. из сланцев будет произведено несколь-
несколько миллионов тонн жидкого топлива, в Марокко -
до 7 млн, а в Австралии — до 13 млн т. Не хочет
отставать и Бразилия: в 2000 г. она намерена
выпустить первые миллионы тонн синтетической
нефти.
ТОРФ
ОБРАЗОВАНИЕ
ТОРФА
На огромных пространствах Европы, Сибири,
Дальнего Востока и Северной Америки
много болот. Они занимают площадь почти
в 180 млн га. В центральных и северных областях
России болотами покрыто от 10 до 30% земель, а
в Западной Сибири — ещё больше. В болотах
постоянно наблюдаются недостаток кислорода и
высокая влажность. Они предохраняют от полного
разложения остатки растений, которые, накапли-
накапливаясь из года в год, постепенно превращаются в
однородную массу чёрного или коричневого цвета.
Это торф. Обычно он насыщен водой на 85—95%.
Для того чтобы остатки погибших растений
могли сохраняться длительное время и образовы-
образовывать залежи торфа большой мощности, необходи-
необходимы особые условия. Если дно опускается быстрее,
чем накапливаются остатки растений, то болото
превращается в озеро и торф больше не образуется.
Дно заносится илом и песком. Если же прогибание
дна отстаёт от накопления растительного матери-
материала, то он начинает разлагаться. Только совпаде-
совпадение скоростей накопления остатков растений и
прогибания дна порождает удивительное создание
природы — торф. В нём собраны ценнейшие
органические и неорганические вещества. Они
могут использоваться в самых различных облас-
областях — сельском хозяйстве, химии, медицине,
металлургии, энергетике...
ТОРФ — ХРАНИЛИЩЕ
ДРЕВНОСТЕЙ
Торфяники, в которые не проникает воздух,
представляют собой настоящий кладезь для архео-
археологов, идеальные естественные хранилища древ-
древностей: оружия, одежды, жилищ, предметов
обихода живших до нас людей. В Германии близ
Гамбурга в слоях торфа были обнаружены настил
древней дороги и монеты эпохи Римской империи.
В одном из австрийских торфяников была найдена
монета с изображением римского императора,
относящаяся к I в. н.э. В Швеции в залежах торфа
сохранились предметы времён викингов (VIII—
XI вв.). В 1958 г. близ Ярославля была найдена
стоянка первобытного человека: жилище его
стояло на высоких сваях посередине большого
озера, которое со временем превратилось в болото.
Свайные постройки были погребены под толстым
КАК ЛЁД ПОРОДИЛ ГОРЮЧЕЕ
ИСКОПАЕМОЕ
Интересно узнать, что большую роль в образовании тор-
торфяных болот сыграли ледники. Дело в том, что благо-
благодаря оледенениям многие районы Земли приобрели равнин-
равнинный рельеф с обилием озёр и болот. А влажный климат со-
создал благоприятные условия для расцвета влаголюбивой ]
растительности и образования торфяных залежей. Около
95% ресурсов торфа сосредоточено в областях, подвер-
подвергавшихся в прошлом оледенению. Так лёд «породил»
горючее ископаемое/
ГДЕ БОЛЬШЕ ВСЕГО
ТОРФА?
е Западной Сибири — несколько тысяч торфяных
месторождений, а запасы торфа в них A14 млрд т)
составляют 70% всех торфяных ресурсов России. Здесь
находится крупнейшее в мире Васюганское месторождение
площадью 5 млн га. Со временем этот регион сможет да-
давать до 50 млн т высококачественного торфа в год. А в
европейской части России знамениты болота Мещёрской
низменности в бассейне рек Оки, Москвы и Клязьмы. Их
площадь — 1 млн га. Здесь в городе Шатура построена
первая в России электростанция, работающая на торфе.
ТОРФЯНИКИ
ЮЖНОЙ АМЕРИКИ
в книге в Дневник путешествия на корабле „Бигль."» Чарлз
Дарвин дал весьма подробное описание залежей торфа
в Южной Америке, в частности на Огненной Земле. «На
этих островах, — писал он, — споровые растения находят
для себя самый удобный климат... Равнины покрыты всегда
толстым слоем торфа».
ЧТО МОЖНО
ПОЛУЧИТЬ ИЗ ТОРФА
По оценке специалистов, только в Западной Сибири
ресурсы торфа позволяют получить 40 млрд м3 газа,
более 1 млн т бензина и толуола, 7 млн т фенолов и смол,
содержащих химические соединения, которые сложно
получить из нефти. При необходимости западносибирские
запасы торфа могут обеспечить и работу электростанций
мощностью до 30 млн кВт. Но главное, конечно, — это
возможность производства 40—50 млн т органических
удобрений и различной торфяной продукции для сельского
хозяйства.
462
Полезные ископаемые
Снимок торфяного болота, сделанный из космоса.
слоем торфа, в котором сохранились выточенные
из костей животных гарпуны, каменные мотыги,
топоры, наконечники для стрел и глиняные
черепки.
ИСТОРИЯ
ОСВОЕНИЯ ТОРФА
Первые сведения о торфе как о «горючей земле»,
используемой для нагревания пищи, приведены в
«Естественной истории» Плиния Старшего D6 г.
н.э.). В Европе торф добывался уже в XII в. В
России добыча торфа была начата при Петре I,
который в 1703 г. предписал: «Искать всемерно
торфу, чтобы было подспорье дровам». М.В. Ло-
Ломоносов, впервые применивший микроскоп для
изучения торфа («турфа»), писал в книге «О слоях
земных» A763 г.): «Он подлинно есть некоторая
порода подземного мху, которой великое множест-
множество... Турфовая материя есть весьма мелкий мох по
своему строению и частей расположению».
В 1920 г. на торфе Мещёрских месторождений
стала работать Шатурская электростанция в
Подмосковье. В бывшем СССР насчитывалось 80
торфяных электростанций.
СОСТАВ ТОРФА
Болота-торфяники обычно располагаются в доли-
долинах рек или на приморских низменностях (ни-
(низинные болота), водоразделах (верховые болота)
или на склонах возвышенностей (переходные боло-
болота). Тысячелетиями в этих болотах накапливались
остатки растений. Вроде бы немного — по 1 мм в
год. Но известны торфяники, где толщина залежей
торфа достигает нескольких десятков метров. Для
каждого типа торфяника характерны
определённые растительные сообщест-
сообщества и состав торфа. Например, помимо
типичных болотных растений характерным для
верховых болот является мох сфагнум, а для ни-
низинных — мох гипнум.
Любопытно, что основные залежи торфа обра-
образовались и накопились в областях с умеренным
климатом, а не в тропиках. Дело в том, что в
тропиках, в условиях тёплого и влажного климата,
растения не только во много раз быстрее растут, но
и, погибая, гораздо быстрее разлагаются. Поэтому
накопления их органических остатков почти не
происходит. В средних и высоких широтах — в
зонах лесостепей, тайги и тундры — условия
образования торфяников более благоприятны, т.к.
процессы роста и разложения растений за-
замедлены.
Торф образуется как из погибших растений,
произраставших на самом торфяном болоте или его
берегах, так и из остатков растительности, при-
принесённых водными потоками или ветром. В
основании торфяных залежей иногда встречаются
слои сапропеля — перегнившего ила, состоящего
из остатков водорослей и низших растений.
ОБЪЁМЫ ТОРФЯНЫХ
ЗАЛЕЖЕЙ
Толщина пластов торфа меняется от нескольких
десятков сантиметров до нескольких метров. На
некоторых месторождениях она достигает 10 и
даже 25 м. Торфяная залежь может состоять из
одного вида торфа или из чередования слоев торфа
разного вида. Месторождения торфа разделяются
и по размеру: мелкие — площадью до 100 га,
средние — 100—1000 га и крупные — более
1000 га; и по величине запасов: мелкие — до
10 млн т, средние — 10—100 млн т, крупные —
более 100 млн т. Для изучения месторождений
проводятся поисковые и разведочные работы, под-
считываются запасы торфа, оценивается подго-
подготовленность их для разработки.
Общие ресурсы торфа в мире, большая часть
которых находится в Европе, Азии и Северной
Америке, достигают 0,5 трлн т.
ДОБЫЧА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ТОРФА
Раньше торф добывался специальными лопатами,
металлическая часть которых была согнута под
прямым углом. Такой лопатой в годы Великой
Отечественной войны подмосковные школьники
нарезали тысячи торфяных «кирпичей», уклады-
укладывая их по сто штук в пирамидки для просушки.
Затем торф стали добывать экскаваторами в карь-
карьерах или размывать струёй воды из специальных
машин — гидромониторов, a пото.м высушивать на
ровных площадках.
Сегодня почти весь торф добывается фрезерным
способом. Он заключается в том, что торфяную
залежь предварительно осушают с помощью
463
Энциклопедия для детей
КАРТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСОВ ТОРФА В МИРЕ
Степень концентрации торфа,
тыс. т на 1 км2:
высокая (свыше 30)
средняя A0-30)
низкая (менее 10)
'\ZZJ незаторфованные площади
специальных каналов, очищают от деревьев и
кустарников и выравнивают. После этого про-
производят собственно фрезерование (измельчение)
подсушенного слоя торфа, ворошат торф, чтобы он
был лучше просушен, и, наконец, собирают в
штабели.
Все эти операции полностью механизированы.
Наиболее совершенны пневматические комбайны,
которые специальными «хоботами» засасывают
торфяную крошку. Добыча намного ускоряется,
т.к. это заменяет сразу и ворошение, и сбор торфа.
На отечественных заводах изготавливают высоко-
высокопроизводительные машины для добычи, погрузки
и перевозки торфа. Эти машины используются не
только в России, но и экспортируются за рубеж.
Добыча торфа в мире постоянно растёт: 1913 г. —
2,4 млн т; 1980 г. — 138 млн; 1990 г. — 190 млн т.
Наибольшее количество торфа добывается в России
и странах ближнего зарубежья (бывших республи-
республиках СССР) — 175 млн т.
В недалёком прошлом торф шёл в основном на
отопление домов и сжигался в печах электро-
электростанций. Со временем сфера использования торфа
постоянно расширялась. Ныне от 70 до 80% торфа
используется в сельском хозяйстве в качестве
удобрения, стимулятора роста растений, кормовых
добавок для животных и даже для подстилки на
животноводческих фермах. Торфяная подстилка
намного выгоднее, чем солома или опилки, т.к.
тонна такой подстилки даёт впоследствии 5 т
высококачественного органического удобрения.
Широко используется торф в парниках и теп-
теплицах. Для выращивания саженцев и рассады
производятся специальные торфоперегнойные гор-
горшочки (состоящие из смеси торфа и перегнойной
земли). Торфодерновыми «коврами» укрепляются
откосы дорог, озеленяются комплексы жилых и
промышленных зданий.
Торф — источник многих ценных продуктов:
воска, органических красителей. При нагревании
из торфа получают сульфат аммония, ам-
аммиак, фенолы, уксусную кислоту, метиловый
спирт, смазочные масла, парафин, активиро-
активированный уголь. Кроме того, из торфа производят
этиловый спирт, щавелевую кислоту, газ, кор-
кормовые дрожжи.
464
I
долгий
путь жизни
ПОЯВЛЕНИЕ
ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Углубляясь всё дальше и дальше в историю
нашей Земли, учёные убедились в том, что
жизнь развивалась от простого к сложному.
Логика требовала признать, что когда-то на Земле
не было никаких организмов.
Была безжизненная Земля, окутанная ядовитой
для живых существ атмосферой, лишённой кис-
кислорода; гремели вулканические извержения, свер-
сверкали молнии, жёсткое ультрафиолетовое излу-
излучение пронизывало атмосферу и верхние слои
воды... Все эти грозные явления, губительные для
жизни, тем не менее работали на жизнь. Под их
влиянием из окутавшей Землю смеси паров
сероводорода, аммиака, угарного газа начинают
синтезироваться первые органические соединения.
Чем дальше, тем больше — и вот уже океан
переполнен органическим веществом. Волны взби-
взбивают пену в этом «первичном бульоне». Пузыри и
капли в оболочке из органических веществ
обретают сначала вид, а потом и качества первых
клеток. И вот биологическая эволюция вступает в
свои права.
Этот логичный на первый взгляд сценарий
зарождения жизни на Земле, к сожалению, не
подтверждается современными данными биофи-
биофизики, биохимии и фактическим материалом гео-
466
логии. Биофизики и биохимики считают, что
вероятность самосборки функционирующей живой
клетки даже при наличии всех необходимых
материалов равна вероятности самосоздания ком-
компьютера, если сбросить с пятиэтажного дома
абсолютно все необходимые для него детали.
Геология не имеет реальных подтверждений
того, что когда-либо, даже в очень отдалённые
времена, наша планета была безжизненной. Самые
древние земные породы возрастом около 4 млрд лет
несут в себе отчётливую метку жизни.
Дело в том, что современные методы позволяют
определить по соотношению изотопов некоторых
химических элементов, каким образом возникло
вещество, содержащее этот элемент: путём неорга-
неорганического синтеза или было создано живым
организмом. Важнейшим из этих элементов яв-
является углерод, который входит в состав и
неорганических минералов, и органических ве-
веществ. Например, при сжигании дотла дерева или
автомобильной покрышки от них останется только
горстка сажи — чистый углерод. С помощью
изотопного анализа можно установить, что угле-
углерод, оставшийся от дерева или раковины, резко
отличается от углерода автопокрышки.
Так учёные выяснили, что углерод, содер-
Долгий путь жизни
жащийся в веществах из самых древних отло-
отложений Земли, имеет изотопный состав, отвеча-
отвечающий «живому» углероду, т.е. они являются
остатками некогда существовавшей жизни. Эти
выводы перекликаются с мнением нашего вели-
великого соотечественника В.И. Вернадского, считав-
считавшего, что биосфера (т.е. жизнь) геологически
вечна: жизнь на Земле существует столько же
времени, сколько и сама Земля как планета.
Значит ли это, что жизнь была занесе-
занесена из глубин Вселенной вместе с тем
веществом, из которого образовалась
планета, или что в самом этом веществе существо-
существовала жизнь, но в какой-то другой, неизвестной нам
форме, и развивалась на Земле, приобретая
знакомый вид? И если палеонтология пока не
вправе говорить о возникновении жизни, то о её
земной истории эта наука уже кое-что знает.
АРХЕЙ.
ПОЧТИ НЕ ИЗВЕСТНЫЕ
СТРАНИЦЫ ЖИЗНИ
Итак, о самых разных этапах земной жизни
мы знаем только то, что она была. Неиз-
Неизвестно, правда, какая именно жизнь —
скорее всего это было нечто похожее на бактерии
или водоросли. Оно состояло из клеток или было
клеткой, но не имело обособленного ядра внутри.
Большинству из этих существ солнечный свет не
был нужен — энергию для своей жизни они могли
получать за счёт химических реакций и без
участия кислорода, а пищу — из неорганических
веществ; они никого не ели и их никто не ел.
Однако уже 3,5 млрд лет назад появились
первые одноклеточные организмы, которые усваи-
усваивали энергию солнечных лучей в процессе фо-
фотосинтеза. Все эти простейшие формы жизни — не
животные и не растения — существуют и сейчас,
хотя мы их обычно не замечаем. А в те времена
они были единственными живыми существами.
Хотя каждый отдельный организм — бактерия или
одноклеточная, водоросль — не был заметен
невооружённым глазом, однако колонии из мил-
миллиардов особей покрывали живой тонкой плёнкой
огромные пространства морского дна и суши.
Особенно обильны они были в местах вулканиче-
вулканических извержений, там, где вырываются из земли
пары и газы. Губительные для растений и
животных сероводород, сернистый газ или метан
были источниками жизни разнообразных бак-
бактерий. В этих местах плёнка жизни была толще,
обильной была жизнь и в приливно-отливной
полосе на границе моря и суши. По воде
расплывались зелёно-жёлтые пятна — скопления
колоний морских фотосинтезирующих водорослей.
От них и бактерий дошли до нас первые
вещественные остатки: слоистые известковые по-
постройки — строматолиты (от греч. «строма» —
«покров», «литое» — «камень»). Берега были
покрыты серовато-зелёной слизью — это колонии
водорослей, от которых оставались известковые
плёнки. Наслаиваясь год за годом, они образовали
эти древнейшие окаменелости.
Пустынные каменные утёсы, иссушенные паля-
палящим солнцем, казались безжизненными, но после
ливней и гроз они покрывались разноцветными
пятнами. Это оживали колонии одноклеточных
организмов. Жизнь ещё многого не умела, она ещё
не научилась по-настоящему расти и двигаться.
Она умела главное — жить, приспосабливаться к
любым, самым невероятным условиям и поти-
потихоньку приспосабливать условия к себе. Она могла
создавать собственную среду обитания — среду,
необходимую для будущей жизни. Расползаясь по
планете, жизнь готовила почву для последующих
поколений. Это был очень и очень долгий путь —
почти 2 млрд лет продолжалось архейское время,
и ещё 1 млрд лет тянулся протерозой.
ПРОТЕРОЗОЙ.
НА ПУТИ К РАЗНООБРАЗИЮ
Вначале протерозоя ландшафт изменился
мало, однако произошли невидимые глазу
изменения качества жизни. Всё больше
организмов стали использовать энергию Солнца.
Появились гетеротрофы — организмы, которые
употребляют уже готовые органические вещества.
Усложнились отношения между обитателями пла-
планеты. Они уже не сами по себе извлекают энергию
и питание из окружающей среды, а включаются во
взаимосвязанные пищевые и жизненные цепи.
467
Энциклопедия для детей
Постепенно климат стал более суро-
суровым. Ледниковый покров распростра-
распространился почти по всей планете. Изме-
Изменения условий и всё возрастающие способности
живых организмов привели к усложнению строе-
строения клетки. Появились первые эвкариоты — тоже
одноклеточные организмы, но уже обладавшие
обособленным ядром, в котором концентрирова-
концентрировалось вещество, несущее информацию о наслед-
наследственности, — дезоксирибонуклеиновая кислота
(ДНК). На смену почкованию и простому делению
пришли новые способы размножения, позволяв-
позволявшие иметь более разнообразное потомство. Воз-
Возникли животные и растения. Первые научились
активно передвигаться — выбирать хорошие места
для жизни и избегать плохих. Растения начали
интенсивней усваивать солнечную энергию, что
способствовало увеличению размеров тела.
Удивительные и до сих пор необъяснённые
явления происходили на нашей планете более
2,5 млрд лет назад. На огромных пространствах
морского дна накапливались отложения, которые
называются железистыми кварцитами. Они сос-
состоят из чередующихся слоев кварца и содержащего
железо минерала магнетита. Многокилометровые
толщи железистых кварцитов распространены по
всему миру. На территории бывшего СССР это
знаменитые железорудные месторождения Кур-
Курской магнитной аномалии (Россия) и Кривого Рога
(Украина). Запасы железной руды поистине неис-
неисчерпаемы. Как образовались эти горные породы —
загадка. И хотя некоторые учёные пытались
объяснить накопление в морских осадках этих
колоссальных количеств железа вулканическими
извержениями, скорее всего это результат жизне-
жизнедеятельности особых бактерий. И в настоящее
время известны бактерии, которые образуют
внутри своей клетки крошечные кристаллики
магнетита и реагируют на магнитное поле. Это
пережившие миллиарды лет отголоски некогда
процветавшей жизни.
В протерозойских отложениях остатки орга-
организмов встречаются всё чаще — это в большинстве
своём такие же круглые одноклеточные бактерии
и водоросли, но среди них уже существовали и
нитевидные, и разветвлённые, и жгутиковые
водоросли. Появились колониальные формы, где
отдельные организмы объединились в общую
систему.
Мы почти ничего не знаем о самых первых
многоклеточных существах, но точно знаем, что
они жили не менее 1,5 млрд лет назад. От них
остались следы зарывания — зарывающееся
животное должно было иметь сильные мускулы и
явно не могло быть одноклеточным организмом. Oi
них в осадочных породах остались мелкие черве-
червеобразные «колбаски», называемые вермикулита
сами (что в переводе означает «червь»). Это — не
что иное, как затвердевшие комочки илистого
грунта, которые прошли через кишечник каких-то
животных. По-видимому, многие из первых много-
многоклеточных организмов были илоедами. Они про-
пропускали через себя переполненные питательным
веществом верхние слои морского ила и улавлива-
улавливали живые бактерии и водоросли, которые в нем
обитали.
И только в самом конце протерозоя — 700—
800 млн лет назад — берёт начало удивительный
мир разнообразных и необычных животных. Они
сохранились в виде отпечатков и слепков на
некогда мягком иле. Эти животные были и
похожи, и не похожи на тех, которых мы знаем
сегодня. Многие из них оставили круглые отпечат-
отпечатки и сравниваются с современными медузами и
другими кишечнополостными животными. Неко-
Некоторые напоминают разнообразных червей; другие
похожи на полосатые «раковые шейки» — это их
сближает с членистоногими животными. И много
таких, которых невозможно сравнить ни с какими
из известных животных. Например, трибрахи-
диум или альбумарес с их трёхлучевой сим-
симметрией, что совсем не встречается ныне в
животном царстве. На мелководьях процветали
огромные водоросли — вендотении^ похожие на
морскую капусту, достигавшие в длину 1 м. Толщу
воды и верхние слои ила так же, как и раньше,
заселяли бактерии, водоросли, грибы. Их строение
усложнилось, появились многоклеточные, членис-
членистые, спиральные формы. Сферические микро-
микроорганизмы — акритархи — обычно круглые и
гладкие, приобрели шипы и выросты, которые
характерны для более поздних палеозойских форм.
Всё необычно было в этом мире. Десятки
вопросов «что», «как» и «почему» возникают при
его изучении. Что за странные то ли растения, то
ли животные, похожие на перья, вырастают из
круглого диска, зарытого в грунт? Почему живот-
животные приобрели такие большие размеры, тогда как
и до и после них обитали более мелкие существа?
Как могли сохраниться на отпечатках такие
тонкие детали их мягкого, студенистого тела —
ведь ни одно из этих животных не имело твёрдых
частей и покровов? Много, очень много вопросов,
которые ждут ответов...
Отпечатки и слепки удивительных мягкотелых организмов, которые обитали
в вендских морях.
1. 5. Птеридиниум.
2. Медузообразные отпечатки белтанеллиформис. -; -•
3. Слева — трибрахидиум; в центре — вендия; справа — парванкорния.
4. Чарния.
6. Диккинсония. .'.'"' ._ .
7. Следы ползания вендских животных.
8. Сприггина.
Долгий путь жизни
Энциклопедия для детей
ПАЛЕОЗОЙ.
НАЧАЛО
«ЯВНОЙ» ЖИЗНИ
КЕМБРИЙ.
ПРИРОДА ДЕЛАЕТ
ГОРШКИ
Сначала кембрия — первого периода палеозой-
палеозойской эры — мир жизни на Земле быстро и
поразительно изменился. Если остатки Долее
древних организмов встречаются редко и о том, что
это были за существа, часто приходится только
гадать, то теперь перед нами открывается богато
иллюстрированная многочисленными и разнооб-
разнообразными раковинами, панцирями, трубками, ши
пами книга каменной летописи. Облик многих из
них нам хорошо знаком. Правда, размеры этщ
существ очень малы — меньше 1 см. Обитател
предшествующей эры — гиганты по сравнению!
ними.
Что же случилось? Почему в кембрии мы не
находим остатков процветавших ранее крупных
мягкотелых животных, прекрасно обходившихся
без скелета — «защиты и опоры»? Вымерли? Или
всё же жили, но не оставили, как прежде, следов
и вычеркнули себя из палеонтологической лето-
1
Палеонтологическая реконструкция кембрия.
470
Долгой пут жизни
писи? Наверное, мелочь, которой раньше и видно
не было, обзавелась прочным минерализованным
скелетом и заявила о себе в полный голос. Во
всяком случае «взрыв» скелетной фауны в начале
кембрия как бы с красной строки вписан в
летопись жизни на Земле — именно с него 570 млн
лет назад начался новый отсчёт времени. Закон-
Закончилось время скрытой жизни — криптозой, и
начался фанерозой — время явной жизни.
Как только ни пытались это объяснить. Может
быть, появились хищники, которые съели боль-
больших и мягких животных, а маленькие, спасаясь,
обзавелись прочной бронёй? А может быть,
повинно космическое излучение, из-за которого
появились мутанты со скелетом? А может быть,
стало больше солей в воде, и у жителей моря начал
образовываться из них скелет? Ещё много других
догадок и гипотез выдвигали учёные. Но ни одна
из них не смогла объяснить всего, хотя в каждой
есть доля истины.
На планете действительно что-то происходило.
В кембрии образовались мощные тол-
толщи фосфоритов. Сегодня это крупные
месторождения ценного удобрения и
сырья для химической промышленности
Это
гигантское фосфоритовое месторождение Каратау
в Казахстане, многочисленные фосфоритовые руд-
рудники в Китае и других странах. Учёные до сих пор
спорят о том, что заставило минералы фосфора
выпасть в осадок. Некоторые считают, что фосфор
поступал из недр Земли; другие уверены, что к
этому причастны бактерии. И, конечно, не случай-
случайно, что именно в это время у древних организмов
появляется скелет, причём или целиком состоя-
состоящий из фосфата кальция, или пропитанный им.
Но дело даже не столько в том, чтобы назвать
причину, сколько в том, чтобы понять, как это
происходило. Появление скелетной фауны —
событие не только общемирового, но и вселенского
масштаба. Впервые живая материя «научилась»
создавать не только себе подобных, но и свою
противоположность — вторую неживую природу,
471
Энциклопедия для детей
Вверху — первое известное в палеонтологической
летописи хордовое Животное — пикайя, жившее около
530 млн лет назад. Окружающие его странные животные
(слева направо): диномисхус, галлюцигения, виваксия
(а также многочисленные не изображённые здесь
трилобиты и членистоногие) вымерли, не оставив потомков.
Потомки пикайи начали долгий путь эволюции хордовых,
ведущий к человеку.
НАШ САМЫЙ ПЕРВЫЙ ПРЕДОК
в системе живой природы мы — всего лишь один из
миллионов и миллионов биологических видов. Вместе с
неандертальцами и питекантропами мы составляем один
род Homo (человек), вместе с австралопитеками и рамапи-
теками — одно семейство Hominidae (люди). Люди и
обезьяны от шимпанзе до гамадрила входят в один отряд
Primates — князья, высшие млекопитающие. Вместе со
слонами и зайцами, мышами, ослами, медведями мы
объединяемся в один класс Mammalua — млекопитающие;
все мы вместе с рыбами, лягушками, динозаврами и
орлами — позвоночные животные (подтип Vertebrate). И на-
наконец, если добавить в эту разношёрстную (разнопёрую,
разнокожую, разночешуйную) компанию ланцетника и
оболочников — странных морских животных, похожих на
двугорлую колбу — то получим особый тип животных —
хордовых (Chordata).
Несмотря на громадные различия, все хордовые имеют
общие черты строения и развития, а значит, все они когда-
то имели общего предка. Три главные особенности
объединяют всех хордовых, отличая их от других типов
животных.
У хордовых цепочка нервных клеток образуется на
спинной стороне, а не на брюхе, как у всех «нехордовых».
Эта нервная цепочка превращается в конце концов в
спинной мозг, а его передняя часть с узлами нервных кле-
клеток — в головной мозг.
На ранней стадии развития у хордовых на спинной
стороне кишечного тракта образуется продольная щель, ко-
которая, обособляясь от кишечника, формирует полую труб-
трубку — хорду. Это из неё впоследствии образуется позвоноч-
позвоночник. По бокам передней части глотки у хордовых образо-
образовались сквозные отверстия. Первоначально польза от этого
была не такая уж и большая: вода, омывающая жабры,
поступала через эти дырочки, а ротовое отверстие осталось
для пищи. Однако последствия этого приобретения были
грандиозны. Уплотнившиеся перегородки между отвер-
отверстиями стали жаберными дугами, а две первые из них —
челюстями, а потом слуховыми косточками внутреннего уха.
Общие черты в строении и развитии хордовых были
давно установлены учёными-эмбриологами, изучающими
раннее развитие животных (онтогенез). На основании этого
новое минеральное царство. И эти минералы растр
не в горниле вулканических извержений, не i
расплавленном месиве магмы, а в тихих заводя
морских заливов, бесшумно, но с не меньшим
эффектом. В начале кембрия жизнь подошла к
новому этапу своего существования. Ведь скелет-
не только опора и защита, но ещё и форма, как бы
сосуд, придающий определённые очертания мяг-
кому содержимому.
Первые скелетные организмы — археоциаты,
что в переводе означает «древние кубки», -
действительно были похожи на набор посуды для
кухни природы: горшки, бокалы, кубки, блюдца.
Форма ажурных, пористых скелетов действи-
действительно оправдывает их название. Всё мыслимое
разнообразие воплотилось в этих созданиях — от
плоских «вазочек для варенья» до высоких
«бокалов» на тонкой ножке.
По образу жизни, по строению археоциаты
напоминали губок, хотя их выделяют в отдельный
тип животного царства. Археоциаты были пер-
первыми фильтрами живой природы: они питались,
прокачивая через себя воду и извлекая из неё
пищевые частицы. Они во многом были первы-
первыми — например, построили первый барьерный
риф, перегородив с севера на юг морской бассейн,
занимавший в то время территорию Средней
Сибири. С одной стороны барьера была обширная,
в тысячи квадратных километров, почти без-
безжизненная, временами пересыхающая лагуна, где
отлагались пласты доломитов, гипсов, каменной
соли, — кембрийское «Мёртвое море». С другой
стороны барьера располагалось тёплое море с
многочисленными обитателями — целыми стадами
мелких ракушек самой разнообразной формы.
Больше всего среди них было колпачков, низких и
высоких, с завёрнутой макушкой; кроме того,
встречались высокие конусы с трубой на вершине;
закрученные в спираль, совсем как современные
улитки, только вот живое содержимое у них
наверняка было совсем другое. Проползали стран-
странные животные — хиолиты: из толстой конической
трубки (у одних её сечение круглое, у других —
треугольное или квадратное) спереди высовывают-
высовываются, разгребая ил, веслообразные придатки — то ли
ноги, то ли руки, а сверху — крышечка.
И было от кого закрываться. Самые крупные
животные кембрия — трилобиты — достигали
20 см. Это были членистые животные, напоми-
напоминавшие гигантских мокриц. Снизу на каждом
членике — пара ножек, каждая из которых
разделена на три части: две жабры и ходильная
нога. Сверху тело закрыто, как у нынешних раков,
твёрдым панцирем, хотя самим трилобитам вроде
бы и защищаться было не от кого: не существовало
ещё ни рыб, ни спрутов. Трилобиты были и самые
быстрые, и самые глазастые из животных кембрия.
У некоторых из них глаза, состоявшие из сотен
маленьких глазков, как у современных на-
насекомых, опоясывали почти весь головной щит,
давая круговой обзор и в горизонтальной, и в
вертикальной плоскостях. К середине кембрия
472
Долгий путь жизни
трилобиты стали поистине царями моря, дав
огромное разнообразие форм. В толще воды
плавали, хлопая, словно жуки-щелкунчики, го-
головным и хвостовым щитами, мелкие, как водяные
блошки, безглазые агностиды. Проплывали, рас-
раскинув длинные шипы, ктенопигии (гребнехвос-
ты), альбертеллы, оленеллоидесы; 20-сантиметро-
20-сантиметровые каллавии и киерулъфии вспахивали, подобно
бульдозеру, донный осадок.
Хотя в кембрии уже существовали известные
типы животных — брахиоподы, иглокожие, дву-
двустворчатые и брюхоногие моллюски, — очень
много было странных созданий, которые позднее
уже не встречаются. От них остались только разной
формы изолированные скелетные остатки —
склериты. Несомненно, что склериты — это
какие-то части покровов неизвестных животных.
И если ещё можно понять назначение шипов,
причудливо украшенных чешуек и пластинок, то
как пристроить к живому организму склериты в
виде шестерёнок или пропеллера? Кто мог оставить
на мягком осадке гигантские следы, похожие на
мотоциклетную колею?
Многие из кембрийских обитателей остаются
загадочными, словно пришельцы, которые как
появились, так и исчезли. Но были и обитатели с
блестящим будущим — головоногие моллюски и
граптолиты.
Суша уже не оставалась безжизненной, как
ранее. Во влажных местах, в особенности по
берегам, обитали бактерии и грибы, которые,
возможно, уже тогда перешли к симбиозу (т.е.
«совместной жизни») с водорослями, образовав
лишайники. Ими питались первые наземные
беспозвоночные — черви и многоножки.
они и были объединены в один тип и обособлены от других
типов животных. Но никто не видел такого животного, не
знал, когда оно жило. И вот в середине 80-х гг. XX вв.
была заново изучена знаменитая коллекция отпечатков
многочисленных организмов из канадской провинции Бри-
Британская Колумбия, проанализированная американским
исследователем Чарлзом Уолкоттом ещё в 1910—1913 гг.
Среди многих необычных животных, неизвестных более
нигде в мире, было обнаружено существо, которое по
всем признакам подходит на роль предка хордовых. Оно
называется пикайя (Pikaia). Время, когда оно жило, —
средний кембрий, 520—530 млн лет назад.
В удивительном и странном мире жил наш первый
предок. Его окружали необычные, загадочные существа: че-
чешуйчатые и шипастые животные, похожие на ползающие
сосновые шишки; трилобиты с рогатыми панцирями;
головастые червяки с трубчатыми отростками на спине
стояли на семи парах остроконечных ножек. Все они
вымерли, не оставив потомков. Наш первый предок, не
имевший ни панциря, ни чешуи, ни шипов, казался самым
беззащитным существом в этом враждебном мире, но
именно ему повезло. Может быть, случайно. Его потомки
медленно, но упорно продвигались по пути прогресса.
Мы не знаем, каков был бы сегодняшний мир, если бы
пикайи вымерли, не оставив потомков. Но можно
представить, чего бы в нём не было через миллионы лет.
Как и сейчас, сияло бы солнце или лил дождь, светили бы
звёзды в ночном небе и шумели бы под ветром сосны... Но
в реке не плескались бы рыбы, в саду не пели бы птицы...
Не было бы слышно мычания коров и лая собак... Ну и, ко-
конечно, нас не радовал бы детский смех. Возможно, кто-то
назвал бы себя царём природы. Но это we был бы человек.
Будь благословен Его Величество Случай, не давший
погибнуть 530 млн лет назад маленькому мягкотелому
существу, похожему на червяка с двумя рядами дырочек
позади рта.
ОРДОВИК.
НАКОНЕЦ-ТО ВСЕ НА МЕСТЕ
Кембрий — это время великого эксперимента жи-
живой природы, время проб и ошибок. Обитатели
кембрийских морей очень отличались от совре-
современных, большинства из них уже не существует.
Многие из «экспериментальных животных», по-
подобно археоциатам, не выдерживали конкуренции
с «улучшенными» вариантами и вымирали. Остав-
Оставшиеся приспосабливались друг к другу, учились
жить вместе. Ведь сообща лучше противостоять
превратностям судьбы, чем в одиночку. Хотя, ко-
конечно, внутри любого «коллектива», даже в те
далёкие времена, были свои конфликты.
Но вот около 470 млн лет назад наступил новый
период в истории Земли — ордовик. На смену
археоциатам, перекачивающим воду из пустого в
порожнее, пришли более разнообразные и со-
совершенные животные. У них были всевозможные
щупальца. Они могли ловить пищу. Появился
целый букет так называемых бентосных (т.е.
прикреплённых ко дну) животных. Сами названия
их напоминают о цветущих лугах: морские
лилии — криноидеи; кораллы класса антозоа, что
«Рокеры» кембрийского периода. Эти удивительные
отпечатки, так похожие на следы мотоциклетных шин,
были оставлены мягкотелым организмом —
климактихнитом — на морском дне около 500 млн лет назад.
473
Энциклопедия для детей
в переводе означает «животные-цве-
«животные-цветы»; «животные-мхи» — мшанки бри-
озоа. Твёрдые выступы морского дна
были укрыты живым ковром из «пористых
одеял» — гидроидными кораллами (строматопо-
рами). На более мягких грунтах селились кустики
колоний граптолитов — дендроидбй («дендрон» в
переводе с греческого — «дерево»). При таком
обилии донной жизни привольно чувствовали себя
трилобиты, похожие на «мокриц с панцирем». Они
достигали 1,5 м в длину.
Уже появилось и нечто похожее на рыб. Правда,
у них ещё не было челюстей, и питаться им
приходилось, процеживая воду через рот и
жаберные щели, как археоциатам. Но в отличие от
сидячих археоциат они могли переплывать с места
на место. Они ещё не были опасны для трилобитов,
скорее, наоборот, были их жертвами. Лишь через
десяток миллионов лет роли переменились.
Настоящими же хищниками ордовикских мо-
морей были огромные головоногие моллюски —
эндоцератиты. Они первые «придумали» подвод-
подводную лодку, разгородив заднюю часть своей
конической трубчатой раковины на отсеки. Рако-
Раковина длиной более 3 м сверху была раскрашена
продольными полосами. В передней части — в
жилой камере — находилось тело животного, вес
которого достигал 1 т. Однако в воде моллюск
ничего не весил, т.к. 3/4 раковины представляли
собой наполненный газом поплавок, уравновеши-
уравновешивающий тяжёлое тело и раковину. Подобно
кингстонам подводной лодки (специальным клапа-
клапанам для впуска воды внутрь судна и для её
откачки) отсеки могли заполняться газом или
водой и менять плавучесть животного. Головоно-
Головоногие моллюски первыми оторвались от дна и
освоили всю толщу воды древнего моря до самой
поверхности. Они превратили свою ногу и перед-
переднюю часть тела в водомётный двигатель и
щупальца вокруг головы. С головоногими мол-
моллюсками соперничали конодонты — небольшие
животные, похожие на современных обитателей
Палеонтологическая реконструкция ордовика и силура.
474
Долгой путь жизни
океана — морских стрелок. На память грядущим
поколениям от них остались многочисленные
зубчики ротового аппарата размером около 1 мм.
На суше жизнь всё ещё оставалась бедной: те
же бактерии, водоросли, грибы; кроме того, вышли
на берег первые скорпионы и пауки, которые ещё
не ловили насекомых, поскольку их пока не было,
и питались растительной пищей — что Бог пошлёт.
Тем не менее ордовик — важная веха в истории
земной жизни. Именно тогда была выстроена
глобальная экологическая пирамида — прообраз
современных морских сообществ. В конце ор-
ордовика на жизнь обрушилось первое серьёзное
испытание — всеобщее похолодание. Оно оказало
двойное воздействие: во-первых, от понижения
температуры воды вымерли наиболее теплолюби-
теплолюбивые обитатели; во-вторых, с похолоданием пони-
понизился уровень моря, т.к. вода уходила, превраща-
превращаясь в лёд на континентах. Высохли обширные
мелководья, и их многочисленному населению
пришлось исчезнуть.
силур.
НЕ БЫЛО БЫ СЧАСТЬЯ,
ДА НЕСЧАСТЬЕ
ПОМОГЛО
Глобальная встряска не смогла разрушить связи
между морскими обитателями, хотя их разнооб-
разнообразие, т.е. общее число родов и видов, умень-
уменьшилось почти в 4 раза. По большому счёту это даже
пошло на пользу развитию жизни и способствовало
возникновению новых форм. Последовавшее по-
потепление климата и таяние полярных шапок льда
повысили уровень моря. Вновь завоёванные морем
пространства быстро наполнялись жизнью. Заново
испытало расцвет пришедшее было в упадок дон-
донное население: разнообразные кораллы, стромато-
поры, мшанки, морские лилии. К ним добавились
новые обитатели: бластоидеи — морские бутоны,
напоминавшие нераспустившиеся лилии; губки с
475
Энциклопедия для детей
КУДА ИСЧЕЗЛИ КОРАЛЛЫ...
Efapn у Клары украл кораллы, а Клара у Карла украла
™ |\ кларнет» — это всем известно. А вот каким образом
367 млн лет назад в один геологический миг (или в течение
полумиллиона лет) в морях исчезли все кораллы —
продолжает оставаться одной из загадок прошлого Земли.
Рифы, т.е. отмели и острова, которые построили к этому
времени кораллы, никуда не исчезли. Сегодня они слагают
скалистые горные обрывы на Урале и в Средней Азии.
Что же случилось? Есть несколько версий. Для того
чтобы разобраться, надо мысленно побывать в водах
древних морей. Сверху вода прогревалась солнцем, и
многочисленные водоросли насыщали воду кислородом.
Поэтому на небольших глубинах, где кораллы и
прикреплённые к ним организмы строили подводные горы,
расцветала жизнь. Но глубине, где гнили на дне остатки
погибших организмов, всё было наоборот. Там вода насы-
насыщалась губительным для жизни сероводородом. Таково,
например, современное Чёрное море. Если глубинные
воды быстро поднимались, то уничтожали цветущую жизнь
известковым скелетом, брахиоподы, новые группы
двустворчатых и брюхоногих моллюсков.
Появились первые настоящие рыбы, которые
стали соперничать с гигантскими ракоскорпио-
ракоскорпионами. Зелёный бордюр опоясал побережья — на
берег вышли первые «настоящие» наземные расте-
растения — риниофиты, а в самом конце силура — и
первые плауновидные. Они пока ещё только
высовывали из воды многократно раздвоенные
зелёные безлиственные побеги, но уже могли
поднимать воду по стеблю и не боялись осушения.
К концу силура не только восстановилась морская
жизнь, но и появились коллективные связи в
наземных сообществах.
ДЕВОН.
ВРЕМЯ ПАРАДОКСОВ:
БЛЕСК И НИЩЕТА ЖИЗНИ
Первая половина следующего периода истории
Земли — девона — ничем особым не примечатель-
примечательна. Очень понемногу, постепенно, развивается в
Палеонтологическая реконструкция девона.
476
Долгий путь жизни
море то, что появилось в силуре; продолжает мед-
медленно завоёвывать пространства наземная расти-
растительность. Словно какая-то сила не давала выр-
вырваться наружу тем возможностям, которые уже
таились в новых формах жизни. Или это было
своеобразное «затишье перед бурей», или природа,
словно хищник, готовилась к очередному прыжку
эволюции. Блестящие и грозные события на пла-
планете разразились позже, во второй половине этого
периода — среднем и позднем девоне.
Это было «время высокого стояния материков»,
т.к. уровень Мирового океана понизился. Разру-
Разрушая материки, реки сносили в море огромное
количество песка, который накапливался непода-
неподалёку от берега. А в морях после раннедевонского
затишья произошёл настоящий «взрыв» числен-
численности и разнообразия фауны. Наиболее впе-
впечатляющим выглядело рыбное «население». По-
Поэтому девон часто называют «веком рыб».
Действительно, они были очень разные. Появи-
Появились закованные в костяные доспехи пластиноко-
жие рыбы, среди которых 9-метровый динихтис
на мелководьях. В конце девона установлено несколько
таких почти глобальных «бескислородных» катастроф.
Причинами подъёма отравленных глубинных вод могли
быть грандиозные землетрясения или извержения
подводных вулканов.
Но самое увлекательное объяснение предложил аме-
американский палеонтолог Чарлз Сандберг. По его мнению, в
конце девона Землю сотрясли удары двух крупных кос-
космических тел, упавших на неё с перерывом в 500 тыс. лет.
При зтом всё смешалось в морской обители... Ядовитые
воды глубин окончательно погубили трудолюбивых
рифостроителей. Так это было или не так, но кораллы
исчезли. Природа долго не могла оправиться от
потрясения. Настоящие рифы снова появились в морях
только через 70 млн лет, в конце каменноугольного
периода.
477
Энциклопедия для детей
(что означает «ужасная рыба»); кис-
тепёрые — предки четвероногих. Дво-
Двоякодышащие научились дышать воз-
воздухом и поэтому могли пережить отступление
моря. Вместе с ними появились акулы, скаты и
вымершие «колючие рыбы» — акантоды — с
двумя рядами растянутых на длинных шипах
плавников по бокам брюха. Уже существовали и
первые лучепёрые рыбы, хозяева современных
морей. Заканчивали свой век бесчелюстные рыбо-
рыбообразные существа, не способные хватать, а лишь
цедившие воду. Действительно, все группы рыб
были представлены в девоне.
И тем не менее с таким же основанием девон
можно было бы назвать «веком головоногих
моллюсков». В это время к уже известным древним
группам моллюсков с наружной раковиной при-
прибавились первые аммоноидёи с закрученной в
плоскую спираль раковиной и более совершенным
способом управления своим подводным поплавком
(их ожидало блестящее будущее в мезозое).
Появились и первые кальмароподобные формы —
у них раковина облекалась мягкими покровами,
что давало большую обтекаемость и позволяло
быстрее двигаться и маневрировать в толще воды.
Их расцвет тоже ещё предстоял.
Необычайного развития достигли также донные
прикреплённые организмы — брахиоподы и мшан-
мшанки. Вместе с кораллами, строматопорами, морс-
морскими лилиями они строили грандиозные рифовые
массивы, сохранившиеся доныне в виде огромных
известняковых пластов.
К середине девона жизнь в море достигла
невиданного ранее расцвета. Однако события,
последовавшие в конце девона одно за другим,
постепенно разрушили этот подводный рай.
Геологи, склонные лишь бесстрастно отмечать
факты, называют их событиями чёрных сланцев.
Действительно, на пластах горных пород, которые
буквально переполнены остатками кораллов, бра-
хиопод, морских лилий, лежат чёрные сланцы,
лишённые остатков донной фауны.
Чёрные сланцы образуются там, где придонные
воды заражены сероводородом (явление, подобное
тому, которое наблюдается в современном Чёрном
море). Неоднократное повышение уровня сероводо-
сероводородного заражения убивало донную жизнь на
обширных мелководьях и подвергало всё большим
и большим испытаниям наиболее богатые жизнью
прибрежные районы моря. Роковое событие —
«великое массовое вымирание» — произошло
367 млн лет назад. За короткий по геологическим
часам срок (около 500 тыс. лет) рухнула вся
общемировая система рифовых сообществ. Исчез-
Исчезли не только рифостроители, но и организмы, чья
жизнь была тесно связана с экологической систе-
системой коралловых рифов. Потрясение было столь
сильным, что кораллы не могли от него оправиться
в течение примерно 70 млн лет. Лишь к концу
следующего, каменноугольного, периода кораллы
Палеонтологическая реконструкция карбона.
478
Долгий путь жизни
снова «научились» строить рифы. Другие жи-
животные, особенно те, которые не были тесно
связаны с рифами, «опомнились» достаточно
быстро, а некоторые даже продолжали бла-
благоденствовать. Так, необычайного развития до-
достигли некоторые из аммоноидей — внезапно
возникшие климении, а также рыбы.
Первый выход на сушу сделали позвоночные
животные и брюхоногие моллюски: в результате
этого появились первые примитивные четвероно-
четвероногие — амфибии (земноводные) и наземные улитки.
Может быть, это было бегство от гибельных
коварных событий, которые происходили в море,
ведь они практически не затронули сушу. На ней
растительность всё более расцветала и упорно
продвигалась в глубь континентов. Появились не
только ползучие и низкорослые растения, но и
кустики, и невысокие (до 10 м) деревья: хвощевид-
хвощевидные, плауновидные, папоротники и первые голо-
голосеменные; но не те хвойные растения, к которым
мы привыкли, а нечто похожее и на пальму, и на
папоротник одновременно — Cycadofilicales.
Попытка сохранить прежнее благоденствие
оказалась не очень удачной. Через 5 млн лет новое
вымирание затронуло уже буквально все группы
обитателей моря. Хотя опустошение было столь же
кратковременным, как и прежнее, но восстанов-
восстановление разнообразия жизни после него происходило
значительно медленнее. Волна эволюции перемес-
переместилась с моря, где природа уже испробовала почти
все варианты, на сушу, которую еще
предстояло освоить.
КАРБОН, ИЛИ
КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ
ПЕРИОД.
ЭТО ОЧЕНЬ ХОРОШО,
ЧТО ПОКА НАМ ПЛОХО
По-видимому, есть много причин оскудения мор-
морской жизни в следующий период истории Земли —
карбон. В геологической летописи есть и «чёрные
сланцы», отмечающие повсеместное кислородное
голодание в океане, и следы крупных осушений
морей, и начало общего похолодания климата.
Суша в начале карбона объединилась в два огром-
огромных суперконтинента: северный — Лавразию и
южный — Гондвану. Это изменило соотношение
тепла и холода на планете и вместе с другими
причинами привело к оледенению на южном ма-
материке — Гондване.
Как известно, «у природы нет плохой погоды»,
а потому наземная растительность процветала.
Лавразия была покрыта лесами из огромных
деревьев — плауновидных лепидодендронов, а
также кордаитов — высоких деревьев, у которых
ветки с длинными листьями росли только в
верхней части ствола. А в Гондване встречались
479
Энциклопедия для детей
УГАДАЙ-КА: КОНВЕРГЕНЦИЯ
Под маской леди
Краснее меди
Торчали рыжие усы...
Из популярного романса
Чудо-юдо — рыба кит. Кит не рыба, хотя и похож на
рыбу. Чтобы в этом убедиться, нужно просто понаблю-
понаблюдать, как кит живёт, чем дышит и кормит детей. Сложнее с
ископаемыми животными — от них остаётся только скелет.
Скелет ихтиозавра очень похож и на скелет дельфина, и на
скелет акулы, но совсем не напоминает скелет динозавра
или ящерицы, своих родственников по классу пресмыкаю-
пресмыкающихся. Передние конечности ихтиозавра — совсем не ноги,
а плавники, задних ног нет вовсе, хвост напоминает рыбий
хвостовой плавник. Классическая тройка: акула — ихтио-
ихтиозавр — дельфин является типичным примером конверген-
конвергенции, когда совсем не родственные организмы приобрели
сходное строение в результате одинакового образа жизни.
Палеонтология знает много примеров такого сходства,
когда далёкие друг от друга формы становятся похожими
«как родные братья».
Для организмов, которые живут прикрепившись на
морском дне, очень важно приподняться повыше, и они
часто приобретают форму высокого конуса или кубка. Та-
Таковы археоциаты, губки, кораллы. У всех этих групп
кубок — их «родная» исходная форма существования: так
они были задуманы природой. Но очень похожие на них
кубки встречаются и среди организмов, которые изначаль-
изначально были устроены совершений иначе. «Настоящие»
двустворчатые моллюски, как правило, имеют раковину из
двух равных створок, закрывающих тело с правой и левой
сторон. Но некоторые из них плотно прирастают одной
створкой ко дну, и она, вырастая всё выше и выше над
дном, превращается в высокий кубок, а другая створка — в
крышечку этого кубка. Таким образом раковина моллюска
приобретает удивительное сходство с кораллом. Рёбра на
поверхности створок имитируют характерные для кораллов
вертикальные радиальные перегородки — секты. Сходство
с кораллами проявляется и во внутренней структуре
створок, где, как и у кораллов, появляются горизонтальные
перегородки. Такое удивительное строение приобрели
вымершие двустворчатые моллюски — рудиеты. Их
схожесть с кораллами усиливается ещё и тем, что они об-
образуют плотные поселения, создавая крупные постройки,
возвышающиеся над морским дном и напоминающие ко-
коралловые рифы. И более того, в их мягких тканях, как и у
рифостроящих кораллов, селились микроскопические
зелёные водоросли — зооксантелы, которые помогали тем
и другим в строительстве их известковых скелетов.
Есть коралловидные формы и среди другого типа
исходно двустворчатых животных — плеченогих брахиопод
(см. сюжет «Нуда руки, куда ноги.,.»). «Нормальные»
брахиоподы имеют раковину из двух створок (брюшной и
спинной) и прикрепляются ко дну мускулистой ножкой. Но
некоторые из обитавших в девоне брахиопод, прикрепляясь
макушкой створки, вытягиваются над дном и становятся
похожими на кораллы и губки. Верхняя часть кубка
заполняется губчатой известковой тканью, сквозь которую
они, как и губки, процеживают воду, собирая мелкие
пищевые частицы.
Брюхоногие моллюски — улитки — имеют спирально за-
закрученную раковину, двустворчатые моллюски — две
створки. Но вот у брюхоногого моллюска бертелннии об-
образующаяся сначала типичная для её сородичей спиральная
раковина постепенно с ростом превращается в двуствор-
двустворчатую, неотличимую от раковин двустворчатых моллюсков.
Странный вид приобретает тогда бертелиния: из-под маски
мирного фильтратора высовывается голова с рожками
отнюдь не безобидного брюхоногого моллюска. Однако и
двустворчатые моллюски не остаются в долгу. Уже
упоминавшиеся ру диеты строением своей раковины подра-
480
Форму кубка
приобретали
многие совсем не
родственные
животные, живущие
прикреплёнными
на дне:
1 — коралл монтливолтия (мезозой); 2 — археоциат
тумулиолинтус (ранний кембрий); 3 — коралл стрептеласма
(палеозой); 4 — губка ханцеллория (кембрий);
5 — двустворчатый моллюск гиппуритес (мел};
6 — брахиопода рихтгофения (девон].
заросли глоссоптерисов — небольших деревьев и
кустарников с языковидными листьями. Среди
голосеменных появились первые пальмообразные
деревья с листьями, как у папоротника, и хвойные
с их смолистыми иглами и шишками.
Изобилие растительности — это пища для
животных. Появились пресмыкающиеся: не толь-
только растительноядные, но и хищники — первые
зверообразные рептилии. На суше стали многочис-
многочисленны скорпионы и пауки, поднялись в воздух
первые насекомые — гигантские стрекозы с
метровыми крыльями. За насекомыми охотились
живые капканы — панцирноголовые земноводные
стегоцефалы, 3-метровые «головастики» на корот-
коротких ножках. Чтобы раскрыть пасть, им прихо-
приходилось поднимать голову, а не опускать нижнюю
челюсть в отличие от ныне живущих животных.
В карбоне впервые появились природные зо-
зоны — то, что сегодня определяет облик жизни
планеты. В древесине появились годовые коль-
кольца — это значит, что растения произрастали в
районах, где различались зима и лето. Наиболее
замечательная особенность каменноугольного пе-
периода, которая дала ему название, — то, что
огромная масса погибающих растений не сгнивала,
не съедалась, а накапливалась мощными толщами,
которые затем стали залежами каменного угля.
Это был первый период глобального накопления
угля. Наверное, это и есть признак всеобщего
Долгий путь жизни
похолодания: ведь залежи торфа накапливаются
сейчас именно в тундре, а не в богатых тропиче-
тропических лесах, где часто отсутствует даже лесная
подстилка.
Уголь накапливался на обширных прибрежных
мелководьях, в дельтах огромных рек, где морские
воды встречались и смешивались с пресными.
Таково происхождение крупнейших угольных
бассейнов мира — например, Донбасс в России,
Аппалачский в США. Угольные пласты образовы-
образовывались и внутри континентов. Здесь угленосные
отложения содержат остатки пресноводных раку-
ракушек и наземных позвоночных животных, как в
Московском угольном бассейне, Кузбассе, Экибас-
тузском угольном разрезе.
В карбоне было много мелководных морей,
заливавших низкие окраины континентов. Одно из
них занимало во второй половине карбона всю
нынешнюю Русскую равнину. Оно хорошо прогре-
прогревалось и было наполнено жизнью. В зарослях
морских лилий ползали древние морские ежи,
украшенные длинными шиповатыми иглами. Бра-
хиоподы селились большими скоплениями, обра-
образуя подводные возвышенности — банки, подобные
устричным отмелям. Ими лакомились рыбы—
брадиодонты. Передними зубами, как кусачками,
они могли отрывать раковины от дна, а ряды
плоских зубов во рту, напоминавшие булыжную
мостовую, без труда раздавливали прочные рако-
раковины.
Огромные лепёшки и кусты колониальных
кораллов располагались пятнами на морском дне.
Многочисленные и разнообразные веточки, сеточ-
сеточки, кустики мшанок облепляли любой подхо-
подходящий твёрдый выступ на дне — будь то раковина
ещё живой брахиоподы или обломок мёртвого
коралла. В штормовую погоду на мелководье
волны достигали дна и ломали заросли морских
лилий, рассыпавшихся на отдельные членики,
переворачивали раковины брахиопод, «собирали»
обломки и мелкие раковины одноклеточных жи-
животных — фузулинид, обкатывали их в песчинки
и создавали из песка белоснежные дюны.
К концу карбона море всё более отступало; в
истории Земли начинался второй период «высо-
«высокого стояния материков».
жали не только кораллам, но и брюхоногим моллюскам.
Спирально закрученные створки рудистов настолько
похожи на раковины брюхоногих моллюсков, что их
двустворчатая раковина напоминает вцепившихся друг в
друга улиток. Действительно, «полная чудес могучая
природа» постоянно озадачивает палеонтологов, которым
не всегда легко разобраться, какое животное они откопали
из недр Земли.
КТО ИЩЕТ, ТОТ НАЙДЁТ
История о том, как в России впервые обнаружили остат-
остатки древних позвоночных животных, интересна и весьма
поучительна.
В 1894 г. Владимир Прохорович Амалицкий, профессор
из Санкт-Петербурга, изучая в Поволжье отложения
пермского периода, нашёл невзрачные раковинки
пресноводных моллюсков. Он обнаружил следующее: они
похожи совсем не на то, что находят в таких же отложениях
в Западной Европе, а на то, что встречается в пермских
отложениях Южной Африки. Именно там нашли листья
огромных папоротников-глоссоптерисов и знаменитые остат-
остатки крупных пресмыкающихся. Значит, решил Амалицкий,
природные условия этих территорий в то время были
похожи. Если повезёт, и мы можем найти нечто подобное.
Эти смелые мысли не встретили поддержки и сочувствия в
учёных кругах. Предположения Амалицкого противоречили
существовавшим представлениям о полном различии
животного и растительного мира Северного и Южного
полушарий в древности.
Можно только удивляться, сколь велики были вера и
энтузиазм учёного, если в течение четырёх лет он каждое
лето вдвоём с женой отправлялся не поиски. «Пришлось
купить небольшую лодку, нанять двух гребцов и таким об-
образом путешествовать по Сухоне и Северной Двине, всё
время под открытым небом, укрываясь под навесом лодки
ночью и в дождливую погоду, — описывал Амалицкий свои
приключения. — ...Привыкли к гнусу и мошкаре... наконец
мы узнали цену самого обыкновенного комфорта и
перестали даже понимать, как можно быть неврастени-
неврастениками».
Велико же было торжество учёного, когда он
представил на заседании Петербургского общества
естествоиспытателей глыбы песчаника с отпечатками
листьев глоссоптерисов и зубов крупного пресмы-
пресмыкающегося.
С 1899 г. начались палеонтологические раскопки в
долине реки Северная Двина недалеко от станции Котлас.
Кости древних животных находились в толще плотных пес-
песчаников, в верхней части 45-метрового обрыва. Чтобы до-
добраться до ископаемых остатков, нужно было убрать
шестиметровый слой песка. Позже была заложена специаль-
специальная штольня. Раскопки продолжались несколько лет. Со-
Собранная коллекция весила 20 т и заняла при перевозке два
вагона.
Соответствующим образом обработанные и
смонтированные скелеты составили знаменитую на весь
мир галерею ископаемых животных, называемую ныне
«галереей Амалицкого». Её можно увидеть в Палеонтоло-
Палеонтологическом музее в Москве. Эта коллекция составляет
золотой фонд отечественной палеонтологии, а сама её
история занимает одно из важнейших мест в летописи
русской науки. Впервые в палеонтологии было найдено то,
что предсказано.
Слепок коры каменноугольного
плауновидного лепидодендрона со следами от опавших листьев.
481
Энциклопедия для детей
ПЕРМЬ.
КОНЕЦ ДРЕВНЕЙ ЖИЗНИ.
НА ПОРОГЕ ПЕРЕМЕН
Осушение и иссушение — так можно в целом
охарактеризовать пермский период (пермъ). Море
ушло с Русской равнины на восток, на место ны-
нынешнего Урала. На краю моря выросли величест-
величественные постройки. Таившиеся миллионы лет ко-
кораллы снова стали строить рифы. И сейчас в стер-
литамакских и оренбургских степях к западу от
Урала тянется цепочка высоких известковых хол-
холмов — шиханов. Это и есть остатки того барьерного
рифа, который в начале пермского периода протя-
протягивался по краю нынешней Русской равнины.
Между рифами накапливались соль, гипс и ангид-
ангидрит.
На запад простирался озёрно-болотный край,
покрытый влаголюбивыми древовидными плау-
плаунами, хвощами и папоротниками, хотя постепенно
становилось всё больше хвойных деревьев. В
озёрах среди лесов и болот обитали разнообразные
рыбы и амфибии. Впадины суши иногда стано-
становились кладбищами крупных рептилий, весьма
многочисленных и разнообразных. Это ещё не
гиганты-динозавры; самые большие из них ростом
были не больше телёнка, хотя в длину вместе с
хвостом достигали 3 м. Среди них были беге-
мотообразные парейозавры и эстеменозухи с
головами, покрытыми костными выростами и
шишками; хищные «собакозубые» иностранцевии
и уж совсем странные дицинодонты, с роговым
чехлом вместо зубов, но зато с двумя огромными
клыками, торчащими из верхней челюсти. Зверо-
Зверообразные ящеры уже приобрели признаки млеко-
млекопитающих. У некоторых из них появились шерсть
и чувствительные волоски на морде.
Море в конце перми почти совсем покинуло
древние континенты. Лишь южный край Лавразии
и северный край Гондваны время от времени
заливались водами океана Тетис. Материки сбли-
сближались, Тетис сужался.
В морях, однако, продолжала существовать
Палеонтологическая реконструкция перми.
482
Долгий путь жизни
богатая, фауна, даже более разнообразная, чем
ранее. Но даже и те формы жизни, что испытывали
тогда расцвет, не пережили грядущих перемен.
Наступал новый «великий мор», а за ним
начиналось совсем другое время. Природа уже
заранее выбрала тех, кому суждено было начать
эру «средней жизни» — мезозой.
В конце перми жизнь на Земле снова испытала
глубочайший кризис, ещё более катастрофиче-
катастрофический, чем все предшествующие. Окончательно
исчезли все древние кораллы — табуляты,
ругозы, гелиолитиды; трилобиты, морские скор-
скорпионы, процветавшие сотню миллионов лет;
древние аммоноидеи, многие группы брахиопод,
большинство морских лилий. Некоторые рыбы
вымерли совсем, а такие, как кистепёрые и
двоякодышащие, «ушли в подполье», оставшись в
качестве «живых ископаемых». Они живут до сих
пор в океане и пресных водах. Растения и
животные на суше пострадали значительно
меньше.
Причины кризиса остаются неясными, не-
Дицинодонт — пермский
зверообразный ящер.
Кроме верхних клыков,
у него не было других
зубов.
Предполагают,
что он питался падалью
и глотал её не жуя.
смотря на то что были высказаны многочисленные
предположения и проведены многие сотни спе-
специальных исследований. Скорее всего беда пришла
не одна. Климат стал суше, площадь морей
сократилась — это явствует из геологической
летописи. А может быть, способствовала этому и
крупная космическая катастрофа, как думают
некоторые учёные. Так это было или иначе, но
кончилось время древней жизни и начался
мезозой.
483
Энциклопедия для детей
МЕЗОЗОЙ.
МИР ФАНТАСТИЧЕСКИХ
ГИГАНТОВ
ТРИАС.
■1 .■■
ЕЩЁ НЕ ПЕЛИ ПТИЦЫ
И НЕ РОСЛА ТРАВА
Однако жизнь просочилась через узкое «буты-
«бутылочное горлышко» великой катастрофы.
Условия жизни в триасовом периоде, осо-
особенно в морских бассейнах, мало отличались от
пермских. Море затопило окраины Северо-Амери-
Северо-Американского континента и Сибири, воды Тетиса —
территорию современных Альп. Нарушенные жиз-
жизненные связи в морях восстанавливались с трудом.
Некоторые из сохранившихся видов животных,
которые раньше занимали подчинённое поло-
положение, получили возможность поцарствовать. При
отсутствии кораллов роль строителей взяли на себя
губки и зелёные водоросли, которые ни до того, ни
после не были «первой скрипкой» в строительстве
рифов. Среди обитателей толщи воды произошёл
Палеонтологическая реконструкция триаса.
484
Долгий путь жизни
буквально взрыв разнообразия новых аммонои-
дей — цератитов. Они появились на вторых ролях
ещё в перми, царствовали в триасе и исчезли в его
конце.
Сочетание доживающего старого и ещё не
набравшего силу нового — характерная черта
жизни в триасе. Заканчивают свой век конодонты
и головоногие моллюски с прямой раковиной. Но
уже появились первые шестилучевые кораллы, чей
расцвет не за горами; костистые рыбы; новые
морские ежи со сплошным панцирем, который не
разваливался после смерти; совсем новые группы
морских лилий.
На суше доживают свой век последние лепи-
лепидодендроны, древовидные хвощи и кордаиты, и
уже появились высокоразвитые голосеменные —
листопадные гинкговые и широко распространён-
распространённые в наше время хвойные растения.
Среди четвероногих обитателей суши нередки
земноводные — стегоцефалы, встречаются и зверо-
звероподобные рептилии, но всё шире и шире распро-
распространяются появившиеся динозавры,
водные ящеры и морские крокодилы.
Впервые взлетели «рождённые пол-
ползать» — появились летающие ящеры. Это были
маленькие, похожие на ящериц существа, которые
придумывали разные ухищрения, чтобы взлететь
и удержаться в воздухе. Одни имели два ряда
длинных выростов на спине, похожих на перья.
Махать ими они не могли, но, наверное, успешно
опускались с их помощью, как на парашюте
(подобно семенам одуванчика).
Другие имели перепонку, позволявшую им
планировать, как дельтаплану. Шаровиптерикс
имел полный набор таких перепонок — между
головой и передними лапами, между передними
лапами и задними, между задними лапами и
хвостом. Крыльями у него можно было бы назвать
не передние, а задние конечности, которые были
длиннее всего тела. Уже ждут своего часа
млекопитающие — мелкие, как мыши. Их время
ещё впереди.
485
Энциклопедия для детей
ЮРА.
...И ДРУЖИЛ ОН С «ПТИЦЕЮ»
ПТЕРОДАКТИЛИЦЕЮ
В юрский период единый суперконтинент Пангея
начал распадаться на отдельные континентальные
блоки. Начиналось общее наступление моря на
сушу. Новые организмы осваивали морские про-
просторы. Широко распространяются головоногие
моллюски: аммониты и «подводные ракеты» —
белемниты.
Рептилиям стало тесно на суше. Они пере-
переходили к жизни в море и уже не были похожи на
ящеров. Оставаясь четвероногими, они разучились
ходить и ползать. У некоторых из них ноги стали
«вёслами», хвост — «рулём», шея вытянулась —
это были плезиозавры. Другие совсем превра-
превратились в «рыб»: конечности стали похожи на
рулевые плавники, шея укоротилась, а хвост, как
у рыб, стал главным органом движения. Это
ихтиозавры — рыбоящеры.
Очень сильно изменилось население морского
дна. Двустворчатые моллюски вытесняют с мел-
мелководий брахиопод. Брахиоподовые ракушечники
замещаются устричными. Двустворки заполняют
все жизненные ниши морского дна; одни из них
могут подпрыгивать над дном, другие — зары-
зарываются в мягкий осадок или высверливают себе
углубления в твёрдых подводных скалах. Многие
перестают собирать пищу с грунта и переходят к
прокачиванию воды с помощью жабер. Морские
ежи с их пятилучевым панцирем приспосабли-
приспосабливаются к обитанию не только на поверхности
грунта, но и внутри него.
Складывается новый тип рифовых сообществ,
примерно такой же, как существует сейчас. Его
основу составляют появившиеся в триасе шести-
лучевые кораллы.
Сегодня трудно представить всё великолепие
юрских лесов, особенно на влажных побережьях.
Это и роскошные папоротники, и фантастическое
разнообразие голосеменных, среди которых древ-
древние пальмообразные цикадовые —■ высокие де-
Палеонтологическая реконструкция юры.
486
Долгий путь жизни
ревья с крупными перистыми
листьями на вершине; беннети-
ты с их клубнеобразным ство-
стволом, погружённым в почву, и
похожими на папоротник листь-
листьями. Процветают гинкговые —
листопадные деревья с кроной,
похожей на дуб, и с небольшими
веерообразными листьями. Из
класса гинкговых до наших дней
сохранился только один вид — в
диком виде это дерево нашли
лишь в горах Дянь Му-шань в
Восточном Китае. Очень разнооб-
разнообразны были хвойные деревья,
которые процветали в то время
не только в тропиках, но уже
освоили и умеренный пояс.
Неповторимый облик юрско-
юрскому периоду придают, конечно,
огромные рептилии. Ползаю-
Ползающие, бегающие, прыгающие, ле-
Плезиозавр.
487
Энциклопедия для детей
тающие, ныряющие, плавающие —
всю изобретательность вложила приро-
природа в этот карнавал жизни. Олицетво-
Олицетворением того времени стали ящеры — динозавры.
Среди них бронтозавр — рекордсмен по величине
и весу среди всех животных прошлых и будущих
эпох. Он мог бы, просунув в окно четвёртого этажа
голову на длинной и гибкой шее, открыть изнутри
входную дверь. Его чуть меньший по размеру и
более изящный собрат — диплодок-двудум. По-
Почему двудум? А дело в том, что в крестце у
диплодока, как и у человека, часть позвонков
срослась. Внутри них, как известно, находится
спинной мозг, и в этой общей для нескольких
позвонков камере у основания хвоста масса мозга
была в 3 раза больше, чем в черепной коробке,
удивительно маленькой для такого громадного
животного. Учёные до сих пор не решили, какой
мозг главенствовал — передний или задний.
Удивительно и то, как эти колоссы не были
раздавлены тяжестью своего собственного тела.
Единственное объяснение таково: большую часть
жизни они бродили по дну водоёмов, погрузившись
в воду «по шейку». Это и облегчало им жизнь, и
позволяло спасаться от наземных хищников, хотя
и мелких, но зубастых и быстрых.
Совершенный прибор для подводной охоты
«изобрели» двуногие утконосые динозавры -
зауролофы, морды у которых напоминали храб-
храброго утёнка Доналда. Кости черепа выступали у
них далеко над затылком, образуя длинную
трубку, на конце которой находились ноздри.
Животное могло питаться подводной раститель-
растительностью и не выныривать для того, чтобы вдохнуть
воздух.
В юре среди летающих рептилий появились
похожие на птиц первые «махолёты» — птеродак-
птеродактили и рамфоринхи. Это, несомненно, были более
быстрые и манёвренные летуны юрского периода,
чем покрытая перьями «первоптица» — археопте-
археоптерикс. У археоптерикса были слишком длинный
хвост и тяжёлые кости, а пальцы передних
конечностей ещё находились вне крыла. Это была
своего рода «проба пера» перед приобретением
настоящих перьев — идеального инструмента для
полёта.
ЛЕТАЮЩИЙ ВОЛОСАТИК
Это кажется таким же невероятным, как птичье
яйцо, покрытое волосами. И тем не менее... В
Казахстане, в горах Каратау, один из крупнейших
специалистов по ископаемым насекомым Александр
Григорьевич Шаров нашёл нечто уникальное. Оно
находилось в сланцах, бывших когда-то отложениями
на дне древнего озера, существовавшего в юрский
период. Среди остатков рыб и насекомых он об-
обнаружил скелетики необычных ящериц. У этой
небольшой хвостатой ящерицы между длинными (они
длиннее всего тела) мизинцами передних лап и колен-
коленками задних была натянута тонкая кожистая
перепонка. Животное могло и летать, взмахивая
мизинцами, и планировать, и маневрировать длинным
хвостом с ромбовидной пластинкой на конце. Зубас-
Зубастая пасть явно предназначалась для ловли насекомых
на лету. Но самым удивительным было то, что на
отпечатках тела и перепонке сохранились волосы. Это
была волосатая летающая ящерица. Сочетание этих
трёх слов кажется столь же невозможным, как,
например, голая ползающая птица или бегающая
рыба, покрытая волосами. Трудно себе представить,
что такое создание могло существовать, но тем не
менее это правда. Такое приобретение — волосы на
перепонках лап — было, несомненно, очень важным.
Пресмыкающиеся, как известно, холоднокровные
животные, температура их тела зависит от
температуры окружающей среды. В полёте эта
ящерица могла бы охладиться и замёрзнуть, если бы
волосы не сохраняли тепло.
Это диковинное животное и название получило
необычное — Sordes pillosus, что значит «нечисть
волосатая».
488
Долгой путь жизни
МЕЛ.
ПОСЛЕДНИЙ БАЛ ГИГАНТОВ
Жизнь в начале мелового периода в целом мало
изменилась. В морях процветали превосходные
пловцы — аммониты и белемниты. Раковины ам-
аммонитов приобретали порой причудливую форму,
то закручиваясь в виде высокой улитки, то разво-
разворачиваясь в свободную спираль, то образуя разного
рода крючки. Дно было усеяно многочисленными
двустворчатыми моллюсками, разнообразными
гастроподами (брюхоногими моллюсками), морс-
морскими ежами. Широко распространяются разнооб-
разнообразные коралловые постройки.
Сколозавр.
На смену ихтиозаврам пришли морские чудови-
чудовища до 15 м длиной с мощным хвостом и
устрашающей пастью — плезиозавры и плио-
завры. Среди летающих рептилий преобладали
бесхвостые. Особенно сильное впечатление произ-
производил птеранодон с размахом крыльев до 10 м и
большим гребнем на затылке, который урав-
уравновешивал очень тяжёлый клюв. Из настоящих
птиц известны летающие ихтиорнисы и пингвино-
образный ныряльщик и пловец — гесперорнис.
Крупнейшие события в растительном мире
произошли в середине мелового периода. Расцвёл
первый цветок, а значит, появились покрыто-
покрытосеменные растения. Они, как известно, господству-
господствуют в современной флоре. Вообще растительность в
Эвоплоцефал.
489
Энциклопедия для детей
«Громовые стрелы»,
«чёртовы пальцы» — это
ростры вымерших головоногих
моллюсков — белемнитов,
которые в изобилии встречаются
в юрских и меловых отложениях.
то далёкое время приобрела почти современный облик, чего
нельзя сказать о животных.
По земле ещё бродили гигантские ящеры и в воздухе
шуршали перепонками летающие рептилии, сушу уже
покрывала настоящая трава и заросли тополей, ив, платанов,
магнолий и лавров.
Необыкновенного разнообразия достигали в позднем меле
динозавры. Среди них было много быстро бегавших двуногих
хищников, которые, как полагают, любили разорять гнёзда
птиц и своих сородичей. Огромный хищный тиранозавр и
четвероногие вегетарианцы — рогатые цератопсы, а также
ящеры-«броненосцы» — анкилозавры и сколозавры служат
олицетворением позднемелового времени. Это был рос-
роскошный, но последний бал царства рептилий. Всё закончилось
крупнейшей катастрофой — одной из самых трагических в
истории Земли. За короткий (в геологическом масштабе
времени) срок, в течение нескольких тысячелетий, безвоз-
безвозвратно исчезли крупные группы морских и наземных
животных, процветавшие до этого момента: аммониты и
белемниты, многие двустворчатые и брюхоногие моллюски,
все морские рептилии (за исключением морских черепах),
гиганты-динозавры.
Палеонтологическая реконструкция мела.
490
Долгий аут жизни
Существует много разных предположений, объ-
объясняющих эту катастрофу. Сейчас считается
весьма вероятным, что последнюю точку поставила
комета (или астероид), т.е. крупный космический
странник, который врезался в Землю. Это, как
полагают учёные, сравнимо лишь с мировой
ядерной войной. Разрушилась система
глобальных взаимных связей в живой
природе. Каковы бы ни были причины
этого события, но земная жизнь резко изменилась.
На смену мезозою пришла эра новой жизни —
кайнозой.
КАЙНОЗОЙ.
ПЛАНЕТА ПРИОБРЕТАЕТ
ЗНАКОМЫЙ ОБЛИК
Итак, планета переступила критический ру-
рубеж, разделяющий меловой и палеогеновый
геологические периоды. Так в чём же
разница в облике жизни до и после этого рубежа?
В морях и океанах исчезли многие животные,
которые до этого чувствовали себя великолепно:
это и аммониты, и белемниты, и удивительные
двустворчатые моллюски — руд исты, похожие на
гигантские кораллы и, как и кораллы, строившие
рифы. Вымерли ихтиозавры и многие другие
I
491
Энциклопедия для детей
Индрикотерий.
обитатели моря. Ушли в небытие гигантские
динозавры, достигавшие необычайного разнооб-
разнообразия и прекрасно приспособленные к условиям
жизни на суше и друг к другу. Сокрушить их,
казалось, было невозможно. И тем не менее «ничто
не вечно под Луною...» ,
На смену безвозвратно исчезнувшей пришла
другая жизнь — те организмы, которые существу-
существуют и сейчас. В морях появилось множество
моллюсков и костистых рыб, которые относятся к
тем же семействам и родам, как и современные.
На суше место рептилий постепенно занимают
млекопитающие, доселе находившиеся на задвор-
задворках жизни и дождавшиеся наконец своего часа.
Начиналась новая эра — кайнозой, эра «нашей»
жизни.
ПАЛЕОГЕН И НЕОГЕН
ФЕДОТ, ДА НЕ ТОТ...
Эти два периода истории Земли часто объединяют
под одним названием — третичный период, пото-
Палеонтологическая реконструкция палеогена и неогена.
492
Долгой путь жизни
му объединим и рассказ о них. Сначала природа
постепенно оправлялась от постигшей её катастро-
катастрофы, восстанавливала нарушенные связи сообществ
жизни. Быстрее всего «пришли в себя» после по-
потрясения мельчайшие одноклеточные растения и
животные, населявшие толщу воды, — морской
планктон. Они — начало начал жизни, основные
поставщики кислорода для атмосферы и питания
для всего сущего. Они — основание экологической
пирамиды, вершину которой в мезозое занимали
гигантские хищные динозавры и на которую пос-
постепенно взбирается человек — универсальный все-
всеядный суперхищник, «покоритель природы».
Жизнь приобрела в палеогене уже вполне
современные черты. Ни в море, ни на суше уже не
осталось столь необычных обитателей, какие были
характерны для мезозоя. Однако, из-за того что в
течение последних 60 млн лет материки и океаны
меняли свои очертания и менялся климат, сущест-
существующие и поныне или очень похожие на них
морские животные обитали тогда не там, где
сейчас. На простор эволюции вырвались млекопи-
Платибелодон.
493
Энциклопедия для детей
тающие. Взрыв их разнообразия срав-
сравним лишь с разнообразием рептилий
мелового периода, только происходило
всё значительно быстрее. Именно они создали
неповторимый облик палеогена и неогена.
Уже в палеогене существовали все основные
группы млекопитающих животных — копытные и
хоботные, хищники и грызуны, китообразные и
даже первые обезьяны, наши предки. Были они
тогда вроде бы такими и вроде бы не совсем
такими, как сейчас. И похожи, и не похожи на тех,
которые известны нам по зоопарку и кинофиль-
кинофильмам. Знакомые черты как будто перепутаны.
Представьте себе верблюда — альтикамелюса — не
только без горбов, но и с длинной шеей, как у
жирафа. И ел он не колючки, а сочные листья
деревьев. А сами жирафы — палеотрагусы — в то
время были похожи не на современного жирафа, а
скорее на ушастого лося. Удивительные слоны —
динотерии — с бивнями в нижней челюсти,
загнутыми вниз, обитали в третичных лесах. Или
платибелодон с плоской мордой, без хобота, но с
длинной мягкой верхней губой и бивнями в
нижней челюсти, сросшимися в виде ложки.
Своими короткими ногами он обожал копаться:
мягкой болотной жиже и вполне мог бы быть тем
слонопотамом, которого хотели поймать Винни-
Пух и Пятачок в известной сказке Алана Алек-
Александра Милна. Свиньи ещё не приобрели пятачка,
но уже обзавелись клыками. На лбу у некоторых
из них был костяной рог. У древнейших копытных
животных ещё и копыт-то не было, зато в верхней
челюсти торчали клыки, словно у хищников, а на
черепе и морде росли три пары костяных рогов,
как, например, у винтатериума. По размеру и по
виду древнейшие копытные были очень похожи на
носорогов.
Четырёхметровые титанотерии с парой кос-
костяных рогов на носу были похожи одновременно
на носорогов и бизонов. Они наводили ужас на
обитателей равнин. А по соседству жили не менее
ужасные хищники — саблезубые тигры.
У большинства разнообразных и многочис-
многочисленных носорогов поначалу не было рогов. Они
быстро бегали, а длинная шея и тонкие ноги
делали их похожими на лошадей. Царём тре-
Неогеновый верблюд альтикамелюс (Северная Америка),
очень похожий на современного жирафа.
Реконструкция внешнего вида.
Неогеновые предки современных жирафов были
совсем на них не похожи. Они напоминали
небольших лошадок (миоценовый палеотрагус)
или ушастых лосей (плиоценовый сиватерий).
494
Долгой путь жизни
тичного периода можно назвать самого крупного
зверя — гигантского носорога индрикотерия
высотой более 5 м. Его безрогая голова на длинной
шее величественно возвышалась над кронами
деревьев. Очень странным копытным животным
был почти что лазающий по деревьям хали-
котерий: без копыт, но с когтями на передних
ногах. Его череп напоминал череп лошади, но сам
он имел массивные задние ноги, которые были
вдвое короче передних. Когтями халикотерий
цеплялся за кору деревьев и, пригибая ветки,
объедал листья и молодые побеги.
Мир выглядел более разнообразным, красочным
и величественным, чем сейчас. Климат на планете
был мягче, пышная растительность влажных
субтропиков господствовала даже в высоких ши-
широтах. Влажные широколиственные леса чередо-
чередовались с болотами и лесостепями. Всё это было
поистине раем для многочисленных и разнооб-
разнообразных животных.
Чем ближе к нашему времени, тем
суровее, холоднее и суше становился
климат. Появлялись обширные степи
с травами, высыхающими летом. Животным
приходилось приспосабливаться: жить на откры-
открытых пространствах, питаться жёсткими травами,
среди которых преобладали злаки. У животных,
питающихся грубой пищей, в ходе эволюции
изменялось строение зубов, как, например, у
хоботных, носорогов и особенно копытных. Наи-
Наиболее впечатляет история лошадей, но это — сюжет
для отдельного рассказа.
Изменение природных границ заставило пере-
переселяться целые группы и сообщества животных.
Они использовали сухопутные мосты — осушив-
осушившиеся участки морского дна, чтобы переправ-
переправляться из Азии в Америку и обратно. Таким
образом происходил обмен фаунами между кон-
континентами. Жизнь становилась труднее, и это, как
всегда бывает, способствовало быстрой эволюции
Животные ледникового периода.
495
Энциклопедия для детей
ИСКОПАЕМЫЕ ВОКРУГ НАС
Если взять в руки кусочек мепа, то на пальцах непременно
останутся тысячи ископаемых организмов. Это остатки
известковых панцирей золотистых водорослей кокколито-
форид. Тончайший спрессованный порошок, из которого
состоит мел, — затвердевший ил, образовавшийся на дне
моря 100 млн лет назад. Если бы можно было увеличить в
20 тыс. раз побелённую мелом украинскую хату, го мы уви-
увидели бы, что стены её покрыты белоснежным ковром из раз-
разнообразных колесиков, эллипсов и шайбочек. Так выглядят
при сильном увеличении остатки скелета кокколитофорид.
Стены многих городских домов облицованы известняком
и мрамором, а это — не что иное, как органогенные породы,
т.е. породы, некогда образованные живыми организмами.
Любуясь узорами мраморных плит, мы неосознанно
любуемся прошлой жизнью. Вот небольшие окружности,
разделённые на радиальные секторы, как часы, — это
поперечные срезы кораллов. Изящная спираль с перегород-
перегородками — срез раковины головоногого моллюска, башенковид-
ная спираль — остаток брюхоногого моллюска. Разрезанные
живых существ: по принципу — «хочешь жить,
умей вертеться»... Так было в Северном полу-
полушарии. Огромные морские просторы Южного
полушария ограничивали возможности широких
переселений на материках. Обитатели Австралии
и Южной Америки были предоставлены как бы
сами себе, и поэтому эволюция там шла медленнее.
В Австралии, потерявшей связи с другими кон-
континентами, животные так и сохранились на более
низкой ступени развития. Её фауна представлена
сумчатыми млекопитающими, хотя и разнооб-
разнообразными, но оставшимися в стороне от эволюции.
В конце неогенового периода климат посуровел
настолько, что появились ледники. Началось
тяжёлое испытание жизни на планете, ставшее
одним из переломных моментов в её истории.
Тогда-то и появилось человечество — новое
сообщество жизни, духовная общность людей,
пусть примитивная на первых порах и далеко не
совершенная и в наши дни, но это была прин-
принципиально новая ступень эволюции.
.Палеонтологическая реконструкция антропогена.
496
Долгой путь жизни
АНТРОПОГЕНОВЫЙ,
ИЛИ ЧЕТВЕРТИЧНЫЙ,
ПЕРИОД.
КАК ЛЮДИ СТАЛИ ЧЕЛОВЕКАМИ
Великое оледенение и появление человека — эти
два события отмечают начало четвертичного, или
антропогенового (от греч. «антропос» — «чело-
«человек»), периода в истории Земли, в котором мы и
живём.
Он начался около 2 млн лет назад и неизвестно
когда закончится. Мы лучше знаем то, что исчезло
за это время, чем то, что успело появиться.
Исключение — это мы сами, люди, важнейшая
составная часть живой природы, которая уже
стала мощной геологической силой. Человечество
может сейчас сделать то, чего не смогла сделать
природа за 4 млрд лет, — уничтожить жизнь на
чечевички — раковинки брахиопод. А эти округлые пятна
на красном фоне — скелеты губок; пятна с серповидными
контурами — срезы раковин двустворок; тёмные «гор-
педы» — остатки скелетов белемнитов. Целый ископаемый
зоопарк, а плиты стен — каменные страницы из учебника о
древней жизни.
Резные фризы (декоративные полосы в верхней части
стен) с изображениями животных в залах Палеонтологиче-
Палеонтологического музея в Москве выполнены из белого крымского
известняка, который геологи называют мшанково-криноид-
ным. Он целиком состоит из колоний мшанок и их облом-
обломков, а также члеников стеблей морских лилий.
Иногда ископаемые, заключённые в облицовочных пли-
плитах, сами по себе служат декоративными элементами, как,
например, раковины крупных головоногих моллюсков в
известняках или ходы зарывающихся илоедов в доломитах
ордовикского периода из Эстонии, встречающиеся в обли-
облицовке многих зданий и переходов метро в Санкт-
Петербурге.
Смотрите внимательней — ископаемые вокруг нас.
497
Энциклопедия для детей
Земле. Нужно надеяться, что не
это событие будет концом ан-
тропогенового периода.
История жизни последних двух мил-
миллионов лет — это в значительной мере
история человека. Осознав свою принад-
принадлежность к животному миру, человек тем
не менее (и не без оснований) выделил себя,
назвав несколько самонадеянно — Homo
Останки этой очаровательной миниатюрной
особы (рост около 120 см), получившей имя
Люси, были найдены французскими и
американскими учёными в 1974 г. в Афаре
(Восточная Эфиопия).
Она жила 3,6 млн пет назад,
принадлежала к самой «человеческой»
группе так называемых грациозных
австралопитеков, и её можно считать нашей
прапраматерью. Чёрным цветом обозначены
найденные части скелета.
sapiens, человеком разумным. Из-за невозможности
скрыть своё сходство с обезьянами он обособил и их в
животном царстве и объединил себя с ними в один отряд
приматов (Primates) — князей природы.
Среди многочисленных семейств обезьян наиболее
похожи на нас гиббоны (Hilobatidae), шимпанзе и гориллы
(Pongidae). Как считают, среди особого семейства лю-
людей — гоминид (Hominidae), ныне исчезнувших, -
существовало всего три рода: рамапитек (Ramapitecus),
австралопитек (Australopitecus) и человек (Homo).
Название первому из людей — рамапитеку — дано по
имени индийского бога Рамы. Зубы и обломки челюстей
рамапитеков, являющиеся самыми крепкими частями
скелета, обнаружены в Северо-Западной Индии и Вос-
Восточной Африке. Видимо, именно там, на границе
джунглей и саванн, находилась колыбель человечества.
Эти существа появились около 15 млн лет назад.
Найденные челюсти и зубы похожи и на человеческие
(небольшие клыки, подковообразное расположение зу-
зубов), и на обезьяньи (сильно выдающаяся лицевая часть
и небольшие коренные зубы). В отличие от обезьян первый
человек питался не только листьями и сочными плодами,
но и всякой мелкой живностью — от кузнечиков до
ящериц. Однако жевал он, вероятно, не так, как мы,
двигая челюстями направо-налево.
Начиная с рамапитека пути обезьян и предков человека
разошлись. Обезьяны остались на деревьях, в сумраке
тропического леса, рамапитек вышел на опушку, всмат-
всматриваясь в залитую солнцем даль. Ему ещё было далеко до
человека, но он сделал первый шаг. Не менее 10 млн лет
рамапитеки ковыляли по африканским саваннам. Их
сообщества были ещё звериным стадом, они не умели
говорить.
Около 5 млн лет назад в семействе гоминид появились
австралопитеки (от лат. australis — «южный» и греч.
♦питекос» — «обезьяна»). Их останки сначала об-
обнаружили в Южной Африке, но позже они были найдены
и в Восточной Африке, и на острове Ява (Индонезия).
Люди (но ещё не Homo — «человеки») расселялись по
тропическому поясу планеты. Животная пища занимала
всё большее место в их меню. Австралопитеки были
разные. Среди них встречались существа могучего
телосложения. Лицевая мускулатура у них была развита
настолько, что для её прикрепления на черепе вырос
продольный гребень, и волосы на голове напоминали,
вероятно, причёску наших юных экстравагантных совре-
современников — панков. Но не эти виды открыли дорогу к
совершенствованию, а другие — изящные, грациозные,
лёгкие на подъём, не сильные, но более сообразительные.
Именно они постепенно становились людьми. Среди них
особенно знаменита Люси, чьи останки были найдены в
1974 г. французскими и американскими исследователями
в Афаре (Эфиопия). Это была невысокая (около 120 см)
изящная особа, которая так похожа на современного
человека, что её часто называют нашей прапраматерью.
Австралопитеки не полагались только на силу рук и
челюстей. Они поняли, что рука с палкой длиннее просто
руки, а камень твёрже кулака. Они могли заострить
обломок кости и палку, отбить от камня кусочки, чтобы
сделать острыми его края. Мы не знаем, о чём-ваш предок
думал, каковы были его взгляды на мир. Мозг его
F70—680 см8) уже был вдвое больше обезьяньего, но ещё
498
Долгий путь жизни
не достигал необходимого объёма G50 см8),
который, как считают учёные, позволяет абстракт-
абстрактно мыслить и говорить. Отношения с сородичами
вряд ли выходили за рамки чисто животных
интересов.
Австралопитеки процветали на протяжении
приблизительно 3 млн лет, их было не менее 3—4
видов, но только одна из линий их развития, к
которой принадлежала Люси, постепенно привела
к «настоящему» человеку — роду Homo.
Свидетельством этого перехода являются наход-
находки не только костей, весьма близких к человечес-
человеческим, но и орудий труда — среди них начинают
попадаться изделия повторяющейся формы, кото-
которая придавалась им сознательно. Этот первый
человек получил за своё умение имя Homo
habilis — «человек умелый» (лат.). Его много-
многочисленные останки обнаружила в Восточной
Африке замечательная семья английских антро-
антропологов Лики: Луис, Мэри и их сын Ричард.
Самые первые умелые люди появились около
3 млн лет назад. Учёные ещё спорят, считать ли
их австралопитеками или уже настоящими че-
человеками (Homo), но вряд ли это так уж и важно:
главное, что это существо работало, ходило прямо,
заботилось о детях. Фантастическая находка была
сделана Мэри Лики вблизи знаменитого заповед-
заповедника Серенгети в Танзании (Восточная Африка).
На затвердевшем слое вулканического пепла
сохранилась цепочка следов двух человекопо-
человекоподобных существ, большого и маленького. Они шли
бок о бок так близко, как ходят люди, взявшись за
руки. Заботливая мама выводила дитя в мир...
Следующим на пути к нам был питекантроп (от
греч. «питекос» — «обезьяна» и «антропос» —
«человек»).
Голландец Эжен Дюбуа вдохновился теорети-
теоретическими предсказаниями немецкого биолога Эрн-
Эрнста Геккеля, который, развивая идеи Дарвина,
утверждал, что где-то обитало существо — пере-
переходное звено между обезьяной и человеком. Дюбуа
решил найти обезьяночеловека. И нашёл. Там, где
и предполагал, в тропических джунглях на острове
Ява. Это было в 1890—1892 гг. Блестящей и
трагической стала история его находки. Она
вызвала безудержные восторги одних, сомнения,
яростные нападки и обвинения в подлоге других.
Сначала победили скептики, и отчаявшийся Дюбуа
отказался считать своего питекантропа «пере-
«переходным звеном».
Но находки множились. Похожие скелетные
останки были обнаружены в Северном Китае, в
пещере Чжоукоудянь. Место находки останков
подсказало название новому человеку — синантроп
(«китайский человек»). Близким по облику ока-
оказался «гейдельбергский человек», нижняя челюсть
которого была найдена в Мауэре, близ Гейдель-
берга (Германия), в 1907 г. Были и ещё находки —
на севере и востоке Африки. Тщательное изучение
показало: питекантроп, синантроп, «гейдельберг-
«гейдельбергский человек» — это один и тот же человеческий
вид, более совершенный, чем австралопитек, но
примитивнее, чем современный чело-
человек. Он получил научное название
Homo erectus — «человек выпрям-
выпрямленный» (прямоходящий). Объём его мозга со-
составлял вначале около 800 см8, а позднее пре-
превышал 1000 см3, т.е. достиг величины, необхо-
необходимой для абстрактного мышления. Этот человек
мог говорить! Топоры и рубила из камня и кости
он изготавливал весьма тщательно. Не умея ещё
строить жилища, он обитал в пещерах, но уже мог
создавать для себя минимальный комфорт, под-
поддерживая огонь, сохраняя воду, укрываясь шку-
шкурами. Люди узнали вкус жареного мяса.
Огонь сыграл огромную роль в развитии
человека. И не случайно до сих пор он вызывает
мысли не только о еде. Действительно, огонь
освещал, согревал, защищал. Вместе с тем он давал
человеку ещё что-то бестелесное, нематериальное,
одухотворяющее. Вспомним: «огонь любви»,
«огонь желаний», «светильник разума» и «факел
знаний». Может быть, именно огонь воспламенил
в душе нашего предка стремление к добру и
справедливости, осветил путь к вечному и совер-
совершенному.
Совместная охота и защита от зверей (огромные
медведи и другие хищники были не против занять
обжитую человеком пещеру) требовали взаимо-
взаимопомощи и взаимопонимания. Долгие ночи, про-
проведённые у костра, превращали людское стадо в
человеческий коллектив. Учёные предполагают,
что такие семейные кланы питекантропов насчи-
насчитывали 3—6 взрослых мужчин, 6—10 женщин и
15—20 детей различного возраста.
Отдельные группы питекантропов были широко
разбросаны по планете и не часто встречались друг
с другом. Но все они боролись за существование не
по-звериному — злобой и силой, а умом и трудом.
Так постепенно возникло новое сообщество жиз-
жизни — человечество. С первых Homo erectus,
появившихся около 2 млн лет назад, и начинается
отсчёт антропогенового периода, последнего в
геологическом летоисчислении.
Долго и трудно давалось человеку совершен-
совершенствование. Более 1 млн лет длился каменный век.
И вот примерно 200 тыс. лет назад появился и
занял главенствующее положение древнейший
Homo sapiens — неандерталец.
Своё название он получил от долины Неандер-
таль близ Дюссельдорфа (Германия), где впервые
были найдены его останки. Научное название —
Homo sapiens neandertalensis («человек разумный
неандертальский»). По своей комплекции он мало
отличался от современных людей (рост 155—
165 см, объём мозга 1300—1600 см8). Разве что
более покатым был лоб, более курносым — нос и
более массивными — надбровные дуги. Это,
однако, вполне вписывается в пределы нынешнего
разнообразия человеческих лиц.
Он был типичным обитателем Западной, Юж-
Южной и Центральной Европы, заселил Африку (его
останки были найдены в Марокко и Ливии, в
Зимбабве и Замбии, а также на юге Африки, в
499
Энциклопедия для детей
районе Кейптауна), Ближний Восток
(Израиль, Ирак), Среднюю Азию (из-
(известное захоронение неандертальского
мальчика в пещере Тешик-Таш в Узбекистане),
Восточную (Китай) и Юго-Восточную Азию (остров
Ява). Но среди неандертальцев не нашлось своего
Колумба, поэтому Америку они не открыли.
Человек появился там значительно позднее.
Неандертальцы умели строить жилища, а летом
жили, вероятно, не в пещерах, а на «даче»,
оборудуя временные стоянки. Они сознательно
хоронили своих умерших сородичей, не оставляя
их на съедение зверям. Им удалось создать
высокоразвитую культуру каменного века: они
научились искусно изготавливать разнообразные
охотничьи, рыболовные и хозяйственные орудия.
Как заметил один остроумный антрополог, юный
неандерталец вполне мог закончить современный
лицей или гимназию и по своим манерам,
поведению и причёске не отличался бы от многих
нынешних студентов и школьников. Однако имен-
именно манеры и поведение пока не позволяли им
превратиться в настоящих людей — среди неандер-
неандертальцев процветало людоедство, которое было,
вероятно, ритуальным действом, а не утолением
голода. И хотя мы не можем сказать, что
неандертальцы как бы сами себя съели, но этот
обычай не способствовал прогрессу, и они исчезли
во мраке истории, уступив место более цивилизо-
цивилизованному человеку.
Останки самого древнего человека современного
типа — Homo sapiens sapiens («человек разумный
разумный») — найдены в пещере Кафзех в
Израиле. Он жил около 70 тыс. лет назад. Находки
более молодого возраста были сделаны в Южной
Африке (им около 60 тыс. лет), в Индонезии на
острове Калимантан D0 тыс. лет) и в Европе
C5—38 тыс. лет). Наиболее известен человек,
обитавший в пещере Кроманьон во Франции
(поэтому человека современного типа прежде
называли кроманьонцем). Он был высокий A80—
187 см), стройный, с большим объёмом мозга — до
1600 см3. Как полагают, человека окончательно
очеловечили доброта и сознательное стремление к
бескорыстной помощи. Он понял, что необходимо
сохранять не только детей — своё будущее, но и
стариков — носителей жизненного опыта. Да и у
врага можно кое-чему научиться, если его не
убивать и не съедать. Ведь он может знать лучшие
места охоты или уметь рисовать. Сохранить,
передать опыт и знания современникам и потом-
потомкам — это необычайно важно для развития
1
Карта расселения человека по планете.
500
Долгой путь жизни
материальной культуры, речи, искусства. Хорошо
известны рисунки и скульптурные изображения,
относящиеся к этому времени. Они поражают
своей выразительностью и изяществом. А дальше,
как принято считать, кончается палеонтология и
начинается история.
Развитие человечества — несомненно, главная
особенность антропогенового периода истории Зем-
Земли. На изменения в «диком» живом мире огромное
влияние оказывали часто меняющиеся условия
среды обитания. Чередование похолоданий, вызы-
вызывавших рост ледниковых шапок на полюсах и
продвижение льдов на юг, и потеплений, когда
льды таяли, приводило к колебаниям уровня моря,
изменению растительности, перемене мест оби-
обитания животных. Наступавшие ледники сгоняли
их с обжитых мест в тропики.
Парадоксальное правило эволюции — чем
хуже, тем лучше — действовало и в это время.
Обитающие близ ледников люди становились
двигателями прогресса. Интеллект человека быст-
быстрее развивался в чрезвычайно трудных условиях.
По воле человека, хотя и без злого умысла,
исчезли с лица Земли многие гигантские звери,
оставшиеся в «наследство» от неогенового перио-
периода, — мамонт и шерстистый носорог в Старом
Свете, мастодонт и колумбов слон в Америке. Уже
в историческое время были истреблены
два вида американских бизонов и
некоторые другие копытные, бесчис-
бесчисленные стада которых паслись в североамерикан-
североамериканских прериях менее полутора веков назад. Теперь
они перешли в разряд объектов палеонтологии.
Хочется надеяться, что человек больше не напишет
подобных печальных страниц в истории жизни на
Земле. Для такой надежды есть основания.
Складывавшиеся миллионы и миллиарды лет
сообщества жизни смогут сохраниться, если перей-
перейдут в свою высшую форму — мировое сообщество
разума. К такому выводу ещё в начале XX в.
пришли выдающиеся мыслители (Пьер Тейяр де
Шарден, Владимир Вернадский). И это сейчас
осознаёт всё человечество.
Над геосферами (литосферой, гидросферой,
атмосферой) и биосферой, обнимая их, возникла и
эволюционирует ноосфера — сфера разума, сфера
человеческого духа. Эволюция Земли, которую
исследуют геология и палеонтология, — это корни
древа жизни. Крона его устремляется ввысь, в
будущее. Ведь любое прошлое — это будущее по
отношению к более раннему прошлому. Так будем
же, зная это, добрее и внимательнее к Природе, и
будущая жизнь станет благодарным продол-
продолжением нас, как мы благодарны прошлой жизни.
Древняя стоянка охотников на мамонтов. На территории современного села Межирич — в месте слияния
рек Роси и Росавы — сохранились жилища, построенные из костей мамонтов и обтянутые шкурами.
501
Энциклопедия для детва
СЕВЕРНАЯ ЕВРАЗИЯ
ВЕЛИКАЯ МАГИЯ
ИСКУССТВА
Изучая памятники каменного века, археологи иногда
находят странные изделия рук человеческих и не
всегда сразу могут ответить на вопрос, что это такое.
Древние люди уже в раннем * каменном* прошлом
выделялись из всего животного царства. Уже тогда начали
пробуждаться духовные потребности человека: на серых
стенах пещер расцветали многокрасочные и удивительно
реалистичные изображения животных, появлялись на свет
миниатюрные фигурки «палеолитических Венер» и живот-
животных. В тяжёлых условиях повседневного быта, среди
постоянных забот о пище, тепле и защите от хищников ве-
великая магия искусства заставляла человека брать краски и
при тусклом свете костра или факела рисовать под
низкими сводами пещер сцены охоты и очень редко и
весьма условно — изображение человека. Не только лю-
любовь к искусству двигала людьми, создававшими зги
«полотна» и скульптуры. У человека уже сложилась слож-
сложная система взглядов на окружающий мир и своё место в
нём. В позднем палеолите, как утверждают археологи,
человек был знаком и с таким сложным видом искусства,
как музыка.
Оказывается, уже около 20 тыс. лет назад звучали
мелодии, возможно и несовершенные, с точки зрения
современного человека, но от этого не менее прекрас-
прекрасные. При раскопках одной из стоянок древнего человека,
расположенной на правом берегу Десны у села Мезин
(Украина), были найдены кости мамонта с узорами,
нарисованными красной краской. Это оказалась обож-
обожжённая охра — минеральная краска из глины. Здесь же
обнаружили рог оленя и странное изделие из пластинок с
орнаментом, изготовленных из бивня мамонта. Оно полу-
получило название «шумящий браслет». Тщательное изучение
этих находок известным археологом Сергеем Бибиковым
навело его на мысль о том, что все эти расписанные кости
«предназначались только для воспроизведения
музыкальных ударно-шумовых или ритмичных звуков.
Никакого другого объяснения для мезинских расписных
костей предложить невозможно». По его мнению, зги
инструменты использовались достаточно долго и пред-
предназначались для *ансамбля» из 6—7 человек. Вероятно,
музыка была частью древних ритуальных обрядов. Среди
инструментов преобладали ударные. Следует отметить,
что встречаются и инструменты, изготовленные из костей
птиц и похожие на флейты и свирели.
Кости животных использовались для создания
музыкальных инструментов не только в позднем
палеолите. Костяные инструменты были популярны у
многих народов и в историческую эпоху. Первобытного
человека больше всего завораживал в музыке ритм, а не
гармония, этим и объясняется преобладание ударных
инструментов.
Стоянка на реке Десне — не единственный памятник
позднего палеолита, где найдены музыкальные
инструменты. Костяные «флейты», «свирели» и ударные
молоточки были найдены и на других стоянках. Уникаль-
Уникальность мезннского открытия заключается в том, что здесь
найдены инструменты для целого ансамбля.
северн!
тигр
502
Долгий путь жизни
(ТЕРРИТОРИЯ БЫВШЕГО СССР) 15—20 ТЫС. ЛЕТ НАЗАД
бизон
лошадь
шерстистый носорог
пещерный медведь
заяц
е-
песец
503
..1 о»
ИСТОРИЯ,
ИСПЫТАНИЯ
И ИЗМЕНЕНИЯ
ОБЛИКА ПЛАНЕТЫ
Раскрывая и расшифровывая историю нашей
планеты, геологи сталкиваются с увлека-
увлекательным и динамичным сценарием, напи-
написанным природой. История эволюции Земли —
своеобразный красочный и яркий спектакль,
полный драматических событий, многие участни-
участники и зрители которого давным-давно ушли в
небытие, оставив свой след в земных слоях.
Каждый пласт, каждый слой земной коры
представляет собой как бы страницу огромной
каменной книги, на которой своеобразным языком
в виде отпечатков растений и ископаемых остатков
животных, следов бурь, проносившихся над пла-
планетой и геологических процессов записаны собы-
события, происходившие на Земле и в её недрах многие
сотни миллионов и миллиарды лет назад. Прочесть
исторический сценарий, написанный этими «ка-
«каменными иероглифами» хотя и нелегко, но вполне
возможно. Однако составить полную картину
эволюции нашей планеты очень сложно, т.к. одни
«страницы» каменной летописи окончательно
утеряны, другие сильно повреждены временем, а
третьи — перепутаны и искажены.
Подобно криминалистам, геологи медленно и
скрупулёзно, шаг за шагом находят и изучают
факты, строят различные гипотезы, воссоздают из
небытия картины далёкого прошлого. Вот уже
несколько столетий естествоиспытатели и геологи
пытаются восстановить историю Земли. Но она
по-прежнему полна загадок, и особенно много
неразгаданных тайн скрывается в ранней истории
нашей планеты.
.-М-
История, испытания и изменения облика планеты
АСТРОНОМИЧЕСКАЯ
СТАДИЯ РАЗВИТИЯ.
ИСТОРИЯ ПЛАНЕТЫ,
КОТОРОЙ ЕЩЁ НЕТ
Грандиозное событие в космической жизни
предшествовало образованию нашей планеты.
В рёве термоядерного взрыва, в буйстве и
неистовстве величайших стихий во Вселенной
6—7 млрд лет назад возникло Солнце. В то время
оно мало чем напоминало привычное, тёплое и
ласковое светило, которое нас каждый день
согревает. Учёные назвали его Протосолнцем, т.е.
древним Солнцем (от греч. «протос» — «первый»).
Считается, что его рождение — это не что иное, как
вспышка сверхновой звезды. Сильнейшие термо-
термоядерные взрывы на Протосолнце выбросили в
космическое пространство газовое плазменное
облако. Именно из него впоследствии возникли
планеты, кометы и астероиды Солнечной системы.
Через несколько сотен миллионов лет термо-
термоядерные реакции постепенно утихли, хотя и не
прекратились. Этого было вполне достаточно,
чтобы газообразное вещество древнего планетного
облака стало остывать. По мере остывания в нём
стали появляться твёрдые пылевидные частицы.
Они постоянно сталкивались, из-за этого облако
становилось плоским, а движение бесчисленного
множества частиц из хаотического превращалось
в упорядоченное. Постепенно вокруг Протосолнца
образовался гигантский диск, который состоял из
холодных струй твёрдых частиц и газов. Из
внутренних частей этого облака родились планеты
земной группы — Меркурий, Венера, Земля и
Марс, небольшие по величине и состоящие из
Так выглядела поверхность Земли на заре существования.
§05
Энциклопедия для детей
плотного вещества. Из внешних частей
образовались большие планеты, бо-
богатые лёгкими газами и летучими
элементами, — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и
Плутон.
Земля как космическое тело окончательно
сформировалась только около 5 млрд лет назад. Но
бурная космическая жизнь её «зародыша» про-
продолжалась ещё около 1 млрд лет. В течение этого
времени то возникали, то исчезали отвердевшие
участки как на земной поверхности, так и в её
недрах. Но вот настало время, когда древняя
Земля, или Протоземля, не получая избыточной
космической энергии, стала сравнительно быстро
остывать. Точную дату рождения вашей планеты
определить довольно трудно. Существует много
гипотез о времени и особенностях её возникно-
возникновения. По мнению современных учёных, наша
планета родилась около 4,6 млрд лет назад из
плотного облака космической пыли и газа. В виде
холодного безжизненного скопления космического
вещества Протоземля провела ещё несколько сотен
миллионов лет. Постепенно первичное вещество
планеты вновь стало разогреваться под влиянием
притяжения Солнца и других планет, от ударов
падающих космических тел — метеоритов и
планетезималей и в результате распада радио-
радиоактивных элементов.
По поводу того, насколько сильно была разо-
разогрета Протоземля, мнения учёных расходятся,
Одни считают, что температура её достигала
нескольких десятков тысяч градусов по Цельсию,
В этом случае земное вещество должно было
полностью расплавиться и частично испариться,
Другие учёные предполагают, что температура
поверхности вряд ли превышала 1000° С, а
третьи — полностью отрицают вероятность пол-
полного расплавления земного вещества. Трудно
сказать, какая из гипотез более близка к истине,
но ясно одно: в любом случае разогрев Протоземли
способствовал дальнейшему изменению вещества,
из которого она состояла. Расплавленное земное
вещество начало перераспределяться по удельному
весу. На поверхности оставались сравнительно
лёгкие соединения, а расплав, состоящий из
тяжёлых элементов и соединений, опускался на
глубину. В конце концов земные недра разде-
разделились на ядро и мантию. В мантии продолжалось
деление вещества по удельному весу. Над ней, как
в доменной печи, находилось постоянно вски-
вскипающее расплавленное вещество.
Расслоение вещества в недрах Земли протекало
довольно медленно. Мантийное вещество мно-
множество раз совершало круговорот: погружалось
внутрь планеты, а затем снова поднималось к
поверхности.
ЛУННАЯ СТАДИЯ
РАЗВИТИЯ.
ЗЕМЛЯ СТАНОВИТСЯ
ПЛАНЕТОЙ
Поверхность Земли около 5 млрд лет назад
наконец-то начала остывать. Планета по-
покрылась тонкой твёрдой оболочкой, хотя в
её глубинах продолжал кипеть расплав. Весьма
неуютно было тогда на Земле. Её поверхность
представляла собой бесконечную однородную се-
серую равнину, напоминающую современный лун-
лунный ландшафт. Долгое время этот ландшафт
оставался безжизненным. Только космический
холод и обжигающий солнечный ветер господство-
господствовали на планете. Твёрдая оболочка была тонкой и
хрупкой, и поэтому потоки раскалённого вещества
из земных недр легко разрывали её и растекались
на огромные расстояния. Пока атмосферы ещё не
было, газы рассеялись в космическом пространст-
пространстве. Земля была очень уязвимой для бомбардировки
космическими телами. При столкновении с коме-
кометами и астероидами над планетой поднимались
тучи пыли и облака раскалённых газов и расплав-
расплавленного вещества. Вместе с газами из земного ядра
506
поднимался освобождавшийся в результате слож-
сложных химических реакций свободный кислород.
Вначале он появился на границе ядра и мантии,
затем стал подниматься выше, и, увлекаемый
мощными естественными восходящими потоками,
он всё ближе подходил к земной поверхности, по
пути участвуя в различных окислительных реак-
реакциях, в том числе и в окислении железа и его
соединений.
Первоначальная неоднородность земных недр
способствовала неравномерному распределению
тепла. Возникали отдельные очаги расплавленного
вещества и участки с отвердевшими массами.
Тепло от горячих очагов передавалось к про-
прохладным. Появились мощные тепловые потоки,
Первозданный облик планеты Земля.
Водяные пары, извергаемые вулканами, охлаждаются и
превращаются в воду, которая скапливается в понижениях.
История, испытания и изменения облика пмнеты
Энциклопедия для детей
которые дополнительно переплавляли вещество. В верхней чага
мантии образовалась магма, близкая по составу к базальтовым
породам. Она оказалась легче основного мантийного вещества,
поднялась наверх и застыла. Так начал формироваться базаль-
базальтовый слой земной коры. С его образованием земная кора стала
отделяться от мантии.
В местах выхода переплавленного глубинного вещества на
земную поверхность возникали своеобразные купола, заполнен-
заполненные базальтовой лавой. Это так называемые вулкано-плутониче-
ские кольцевые структуры. На разделяющих их впадинах зияли
шрамы — кратеры, возникшие от падения метеоритов на
отвердевшие участки планеты.
и
и
ПЛАНЕТАРНЫЕ
ПРИЧИНЫ
ИЗМЕНЕНИЯ
КЛИМАТА ЗЕМЛИ
Гепло- и влагообмен — основные фи-
зические характеристики,
определяющие климат, воздействуют
на него через атмосферу,-гидросферу
и биосферу. Среди множества причин,
влияющих на климат, главными
являются соотношение площади водной
поверхности и суши, а также наличие в
атмосфере газов и частиц, которые
прямо или косвенно вызывают парни-
парниковый эффект. Исходя из разной отра-
жательной способности суши и
Мирового океана, солнечные лучи отра-
отражаются в космическое пространство
или задерживаются у земной
поверхности, нагревая её. За счёт отра-
отражательной способности, характерной
для поверхности снега и льда,
происходит дополнительное
охлаждение приземных частей. Отра-
Отражательная способность водной
поверхности низкая, и вследствие
большого поглощения и высокой
теплоёмкости моря и океаны являются
своего рода «аккумуляторами» (на-
(накопителями) тепла. Исходя из этого,
сделали вывод: если суша длительное
время находится в высоких широтах (а
так было не раз во время дрейфа ма-
материков), то это вызывает похолодание.
Ссылка всегда делалась на
современную Антарктиду. Можно
предположить, что материки,
расположенные в высоких широтах,
являются «глобальными холодильника-
холодильниками» и регулируют эволюцию климата.
Однако оказалось, что во время
оледенения в конце ордовика или в
конце карбона в полярных районах рас-
располагались водные просторы (эпикон-
тинентальные моря), а во время
господства жаркого климата, например
в девоне, в высоких широтах
находились материки. Это означает,
что нахождение суши в высоких
широтах не могло служить своего рода
«пусковым» механизмом для развития
оледенения. Оно было лишь одним из
предрасполагающих факторов,
способствующих понижению
температур.
Основной причиной понижения
температур являются периодические
колебания содержания углекислого
газа в атмосфере планеты. Если
сравнить изменение температурного
режима земной поверхности за
последние 600 млн лет с содержанием
углекислого газа в атмосфере в
отдельные геологические периоды,
можно прийти к выводу о полном их
соответствии. Чем больше углекислого
газа в земной атмосфере, тем сильнее
ОКЕАНЫ КИПЯТКА.
ЧУДОВИЩНОЕ
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
В земных недрах происходила не только выплавка базальтового
слоя земной коры. Постоянно выделяющиеся во время гранди-
грандиозных химических реакций газы уже не улетали в космическое
пространство. Масса планеты настолько возросла, что была в
состоянии удерживать их вблизи поверхности притяжением. Так
возникла первичная атмосфера. Выделяемые при извержениях
пары воды, охлаждаясь, конденсировались и превращались в
жидкость, которая скапливалась в понижениях рельефа.
Возникновение гидросферы и атмосферы было эпохальным
событием в истории Земли. С тех пор они сосуществуют совместно
и находятся в сложном взаимодействии.
По поводу возникновения атмосферы учёные выдвигают две
гипотезы. Согласно первой гипотезе, атмосфера — газообразная
выплавка первичного материала, когда-то покрывавшего рас-
расплавленную Землю. Большинство учёных придерживаются
второй гипотезы, которая утверждает, что атмосфера является i
вторичным образованием, возникшим при освобождении газооб- |
разных химических элементов и соединений из расплавленного
вещества.
Источником газообразных веществ, из которых состояла
первичная атмосфера, были расплавленные горные породы
земной коры, мантии и ядра. Это говорит о том, что атмосфера
возникла уже после того, как Земля разделилась на оболочки.
Крупнейший американский геохимик Г. Юри предполагает, что
такая атмосфера могла состоять из смеси водяного пара,
водорода, метана, аммиака и сернистого водорода. Английский
геохимик П. Клауд считает, что в ранней атмосфере преобладали
пары воды, углекислый газ, угарный газ, хлористый водород,
водород и сера. Следовательно, в любом случае первичная
атмосфера состояла из лёгких газов, которые удерживались у
земной поверхности силами притяжения. Если сравнить древ-
древнейшую атмосферу с современной, то в ней отсутствовали
привычные нам азот и кислород. Эти газы вместе с парами воды
находились тогда в глубоких недрах Земли. Мало в то время было
и воды: она в виде гидроксидов входила в состав мантийного
вещества. Только после того как из пород верхней мантии стали
интенсивно высвобождаться водяной пар и различные газы,
возникла гидросфера, а толщина атмосферы и её состав
изменились. Кстати, эти процессы продолжаются до сих пор. При
извержении вулканов гавайского типа (см.ст. «Вулканы») при
температурах 1000—1200° С в газообразных выбросах содержит-
содержится до 80% паров воды и не менее 6% углекислого газа. Кроме
того, в современную атмосферу выбрасывается большое коли-
количество хлора, метана, аммиака, фтора, бора и сероводорода.
508
История, испытания и изменения облика планеты
Можно себе представить, какое огромное количество газов
выбрасывалось в глубокой древности во время грандиозных
извержений.
Сказанное выше — это не просто умозрительное предпо-
предположение. Всё это подтверждается фактами. Оказывается, можно
напрямую определить состав древней атмосферы. И сделал это
российский учёный Ю. Казанский. В горных породах, воз-
возникших в то далёкое время, сохранились пузырьки древнейшего
воздуха, который нужно было только выделить и исследовать его
химический состав. В древней атмосфере преобладал углекислый
газ, его было около 60%. Сегодня его место в атмосфере занимает
азот (а углекислого газа всего 0,03%). Остальные 40% древней
атмосферы составляли азот, сероводород, сернистый газ, пары
соляной и фтористой кислот.
Первичная атмосфера была очень агрессивной средой и
действовала на горные породы как сильная кислота. Да и
температура её была очень высокой. Но как только температура
понизилась, произошла конденсация водяного пара.
В настоящее время имеются неопровержимые доказательства
существования на Земле гидросферы ещё 3,8 млрд лет назад.
Свидетельством тому являются осадочные горные породы,
обнаруженные в Гренландии и Южной Африке. Они образо-
образовались на дне древнейших морей.
Был ли тогда океан солёным? Каковы были размеры и глубина
первичного океана? Ответить на эти вопросы очень непросто.
Сегодня, рассматривая проблему состава первичного океана,
учёные обычно выделяют два источника растворимых соеди-
соединений. С одной стороны, в воде растворялись атмосферные газы,
а с другой — соли, входящие в состав изверженных горных пород
на дне Мирового океана и его берегах, а также то, что
приносилось водами с суши. Не следует также забывать, что из
атмосферы в воду поступали соединения серы, аммиак, хлорис-
хлористый и фтористый водород, а в воде, как известно, они образуют
сильные кислоты, разъедающие горные породы на дне и берегах
и извлекающие из них щелочные и щелочноземельные элементы.
В результате в воде возникали соли, и поныне содержащиеся в
водах Мирового океана. Не исключено, что солёность первичного
Мирового океана мало отличалась от современной.
По предварительным данным средняя температура морских
вод в катархее и раннем архее составляла 90—150° С, а
атмосферное давление на земной поверхности оценивается
примерно в 10—20 атмосфер. Оказалось, что в таких условиях
вода не только не испаряется, но и не кипит. С течением времени
в связи с изменениями состава атмосферы и её толщины
атмосферное давление стало снижаться.
Долгое время в древних атмосфере и океане кислорода не
было. Без него не могло существовать и озонового экрана.
Космические лучи легко проникали на Землю, и под их
действием в водах Мирового океана разлагались одни соединения
и возникали другие, в том числе сложные органические
соединения.
Кислород, выделяющийся при вулканических извержениях,
до некоторого времени расходовался на окисление атмосферного
аммиака, метана и оксида углерода. Освободившиеся при этом
азот, углекислый газ и вода постепенно накапливались в
атмосфере. Некоторое количество углекислого газа растворялось
в воде, а значительная его часть сосредоточивалась в атмосфере.
Сера и сероводород окислялись до сернистого и серного
ангидрида. Вместе с углекислым газом они растворялись в
морской воде, вступали в химические реакции с растворёнными
в ней солями и образовывали труднорастворимые соли —
карбонаты и сульфаты, которые стали выпадать в осадок и
действует парниковый эффект атмо-
атмосферы и тем выше температура в её
приземной части. В те геологические
периоды, когда содержание
углекислого газа в атмосфере было в
15—20 раз выше современного (кем-
(кембрий, девон, ранний карбон, мезозой,
эоцен), температуры приземной части
атмосферы в средних и высоких
широтах Земли были в два с лишним
раза выше, чем в современную эпоху.
Когда содержание атмосферной
углекислоты падало до минимума,
неотвратимо начиналось похолодание.
Количество углекислого газа в атмо-
атмосфере зависит от вулканической
деятельности и различных биосферных
процессов. Активные перемещения
литосферных плит сопровождаются
интенсивной вулканической
деятельностью, охватывающей
огромные регионы. Выброшенные в ат-
атмосферу водяной пар, углекислый газ
и ряд других газов усиливают парни-
парниковый эффект. И в то же время вулка-
вулканическая пыль, пепел и различного ро-
рода аэрозольные частицы, попадающие
в атмосферу, оказывают противополож-
противоположное воздействие, увеличивая отра-
отражательную способность атмосферы и
снижая парниковый эффект. Однако
частицы с течением времени осаж-
осаждаются. Большое значение имеют тип
вулканических извержений и их место.
Одно дело, если извержение наземное,
а другое — подводное. Ведь во время
подводных извержений до атмосферы
доходят лишь пузырьки газов, а
частицы остаются в толще воды. Спад
вулканической деятельности приводит к
стабилизации климатических условий, и
именно в это время расширяются
территории с благоприятными для
органического мира ландшафтными и
климатическими условиями. Это в свою
очередь приводит к резкому
увеличению объёма биомассы тех
организмов, которые в процессе своей
жизнедеятельности используют
фотосинтез или поглощают углекислый
газ. Сокращается подача углекислоты в
атмосферу, что постепенно приводит к
развитию очередного похолодания. Вот
почему процессы вулканизма,
скорости перемещения литосферных
плит, их географическое положение и
развитие органического мира так тесно
взаимосвязаны.
509
Энциклопедия для детей
накапливаться на дне. На ранних
стадиях в условиях бескислородной
атмосферы, высоких температур и
большой кислотности природных вод процессы
выветривания протекали весьма своеобразно, и
сохранившиеся продукты выветривания не имеют
аналогов среди современных.
Только в раннем протерозое B—2,5 млрд лет
назад) в атмосфере появился кислород. Это
подтверждают мощные толщи горных пород,
которые могли образоваться только при наличии в
атмосфере достаточного количества свободного
кислорода. Но его пока было очень мало.
В течение протерозоя @,65—2,5 млрд лет назад)
в атмосфере всё ещё господствовали углекислый
газ, аммиак, азот, а сопутствовали им кислород,
сероводород, пары соляной и фтористой кислот,
метан. По сравнению с предшествующим временем
общее количество паров кислот в атмосфере сильно
сократилось.
учимся дышать
Откуда появился в атмосфере свободный кисло-
кислород? Одни исследователи считают, что он выделил-
выделился при переплавлении пород мантии и медленно
поднялся из глубоких недр. Другие предполагают,
что кислород выделяли синезелёные водоросли,
или цианобионты. Вероятно, правы и те и другие,
и кислород древней атмосферы имел двоякое про-
происхождение.
Чтобы организмы могли дышать свободным
кислородом, его содержание в атмосфере должно
достигать 1/100 доли от современного содержания.
Эта критическая точка называется точкой Пасте-
ра. Критический рубеж содержания кислорода в
воздухе был перейдён 650—680 млн лет назад.
Именно в это время на Земле появились многокле-
многоклеточные организмы и началось массовое заселение
Мирового океана.
I
КАТАРХЕЙ.
ДРЕВНЕЙШИЕ
ЛАНДШАФТЫ ПЛАНЕТЫ
Принято считать, что лунная стадия развития
Земли завершилась немногим более 4 млрд
лет назад, и с тех пор длится геологическая
эволюция нашей планеты. Об этом отрезке времени
можно получить сведения, изучая древние горные
породы. Каков их состав? В каких условиях они
образовались? Где распространены? Ответы на эти
вопросы позволяют составить представление о
древних геологических эпохах. Скудные сведения,
которые удалось прочесть на немногих древ-
древнейших страницах каменной летописи, повествуют
о следующем: грандиозные извержения создавали
своеобразный вулканический рельеф. Вулканы и
отдельные вулканические горные хребты разру-
разрушались водными потоками. Обломки изверженных
горных пород сносились реками в понижения, где
и накапливались. Эти первые осадочные породы,
состоящие из обломков, с течением времени
уплотнялись и под влиянием тепла, непрерывно
поступающего из недр Земли, превращались в
прочные кристаллически-метаморфические поро-
породы — гнейсы.
В древнейших морях накапливались пески и
карбонатные осадки. На дно обильно изливались
базальтовые лавы, очень похожие на те, которые
изливаются и поныне.
Застывшая лава и древние осадочные породы
прорывались магмой, которая застывала на глу-
глубине в виде интрузий. При этом толщина земной
коры увеличивалась, особенно в тех областях, где
поднимались мощные потоки из мантии. В земной
коре стали возникать овальные вздутия — купола,
имевшие в поперечнике десятки и сотни кило-
километров. Впоследствии они стали зачатками буду-
будущих континентов, которые образовались в резуль-
результате объединения гранитогнейсовых и гнейсовых
куполов.
В начале архея таких «зародышей» конти-
континентов было не более 10—12. Согласно совре-
современным представлениям, они появились в эквато-
экваториальном поясе Земли над наиболее древними
областями переплавления земного вещества. При-
Причём подавляющее большинство «зародышей» древ-
древних континентов до наших дней не сохранилось,
они исчезли под натиском непрерывно поступаю-
поступающего расплавленного вещества.
ДРЕВНЕЙШИЙ
СУПЕРКОНТИНЕНТ
АРХЕОГЕЯ
Небольшие по размерам континентальные глыбы
непрерывно перемещались под действием мощных
510
История, испытания и изменения облики планеты
тепловых течений в расплавленной мантии. Они,
подобно кораблям в бурлящем океане, дрейфовали
по поверхности Земли. В конце концов, вероятно,
около 3,8 млрд лет назад континенты приблизи-
приблизились друг к другу настолько близко, что образова-
образовали первый в истории Земли суперконтинент, кото-
который назван Археогеей, т.е. древнейшей Землёй (от
греч. «археос» — «древний»). Правда, эта точка
зрения оспаривается некоторыми учёными, счита-
считающими, что первый суперконтинент появился поз-
позже, в протерозое. В отличие от других суперконти-
суперконтинентов, возникших в более позднее время, указать
приблизительные контуры и местонахождение Ар-
Археогеи сегодня, к сожалению, невозможно.
Со временем Археогея стала раскалываться.
Ширина трещин непрерывно увеличивалась. Меж-
Между расходившимися континентальными обломка-
обломками возникали так называемые зеленокаменные
пояса, которые состояли не только из изверженных
пород, но и глубоководных кремнистых осадков.
Это свидетельствует о том, что здесь находились
морские бассейны значительной глубины.
Надо отметить, что расколы пошли матери-
материковым выступам земной коры на пользу: они
продолжали нарастать как за счёт гранито-
гнейсовых пород из застывшей магмы, так и в
результате присоединения части зеленокаменных
поясов. Земная кора древних континентов, испы-
испытав растяжение и раскол, сжатие и переплавление,
стала только ещё прочнее.
ВТОРОЕ
РОЖДЕНИЕ
КОНТИНЕНТОВ
Приблизительно 2,8—3,0 млрд лет назад разоб-
разобщённые континенты вновь стали объединяться.
Возник новый ансамбль материков, который на-
назван Протогеей — «первичной Землёй».
Чем же были вызваны взаимные перемещения
континентальных щитов? Предполагают, что были
две причины их перемещения. Одна связана с
продолжающимися процессами формирования
плотного оксидного железного ядра внутри Земли,
что сопровождалось почти непрерывным посту-
поступлением мощных тепловых потоков. Другая — с
действием на планету различных космических
факторов. К ним относятся космическое излуче-
излучение, притяжение других планет, Солнца и,
наконец, энергия, выделяющаяся в результате
беспрерывной бомбардировки Земли кометами,
астероидами и метеоритами.
Протогея состояла из сблизившихся обломков
Археогеи и располагавшихся между ними зелено-
каменных поясов. Часть их угадывается в струк-
структуре современных материков, где они образуют
щиты — выступы древнего основания платформ.
Кольский, Карельский и Украинский щиты соста-
составили Восточно-Европейский проконтинент, Ал-
Алданский и Анабарский щиты лежали в центре
Один из вариантов расположения
континентов в начале протерозоя
B,5 млрд лет назад). Географическое
положение ядер будущих континентов
определено по геологическим и
палеокпиматическим индикаторам.
В начале протерозоя были
распространены на многих континентах
тиллиты, на основании которых
считается, что Австралия (Ав), канадская
часть Северо-Американского континента
(САм), Индостан (Ин),
Южная Африка (ЮАф),
бразильская часть
Южной Америки (ЮАм)
и часть Антарктиды (Ан)
находились в полярных районах
Северного полушария. В это же время
Фенноскандия, входящая в состав
Европейского континента (Ев),
находилась в южно-полярном регионе.
Китайский 1Кт),
Сибирский (Сб),
Центрально-Африканский (ЦАф)
щиты располагались
в экваториальных широтах.
▲ Древние моренные
отложения (тиллиты)
Моря и
океаны
|— Юбласти
I -1Д1
древней суши
611
Энциклопедия для детей
Сибирского проконтинента. Пилсбар-
ский щит и щит Йилгари пред-
представляли древний Австралийский кон-
континент. Кроме перечисленных в состав Протогеи
входили центральные части Южно-Африканского,
Центрально-Африканского и Западно-Африкан-
Западно-Африканского континентов, Индийского, Восточно-Бра-
Восточно-Бразильского и Антарктического щитов.
КОСМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА
Н'аряду с планетарными факторами на климат
действуют и космические факторы. Причём их
периодичность исчисляется не только миллионами, но и
десятками тысяч лет. Называются они короткопериодиче-
скими космическими факторами изменения климата и
вызваны изменениями формы орбиты Земли,
изменениями наклона земной оси и её ориентации в
пространстве. Наклон земной оси меняется каждые
40 тыс. лет, эксцентриситет земной орбиты (т.е.
расстояние между осью вращения Земли и осью,
проходящей через её центр) — через 90—92 тыс. лет, а
время прохождения планетой перигелия (т.е. ближайшей
к Солнцу точки орбиты) — через каждые 21 тыс. лет.
Солее отвесное положение земной оси ослабляет конт-
контрасты зимы и лета, переход от круговой орбиты к
эллиптической увеличивает временные удаления Земли от
Солнца, а с изменениями положения Земли в космиче-
космическом пространстве изменяется и распределение
солнечной радиации на её поверхности. Все зти элементы
часто сочетаются, и климатические последствия, нвклады-
ваясь друг на друга, взаимно усиливаются или, наоборот,
гасятся.
Более незначительные периодические колебания кли-
климата зависят от изменения солнечной активности, которая
имеет 11- и 22-летнюю, а также вековую, 400-летнюю и
более крупные цикличности.
Все зти циклические изменения климата установлены
на геологическом материале. Надо отметить, что вначале
изучались более близкие к нам ледниковые эпохи четвер-
четвертичного периода, а затем и далёкое геологическое
прошлое. Например, цикличность в 400 лет, а также
более или менее крупная, вплоть до 92 тыс. лет, установ-
установлена для позднерифейского и вендского оледенений.
Очень трудно ответить на вопросы, связанные с
природными условиями, существовавшими в то
время. К сожалению, имеется очень мало фактиче-
фактических данных и неоднозначно их истолкование. Но
можно догадаться, например, что на континентах
в понижениях располагались мелководные моря, а
между континентами — настоящие океаны. Состав
морской воды отличался от современного. Кис-
Кислорода в ней ещё не было. Сульфиды также
отсутствовали. Морская вода была хлоридной и
содержала много растворённого железа и бикарбо-
бикарбонатов. Древние океаны были ещё не столь
глубокими, и их уровень не «перекрывал гребней
срединно-океанических хребтов.
Несмотря на то что породы катархея и архея
дошли до нас в сильно изменённом состоянии,
подвергшиеся действию высоких температур и
давления, тем не менее некоторые из них
сохранили странные микроскопические вклю-
включения. Так, в породах, образовавшихся немногим
более 3,2 млрд лет назад, обнаружено множество
мельчайших остатков сферической, нитевидной и
скорлуповидной форм. Размеры их не превышают
10 микрон. Учёные считают, что это остатки
древнейших организмов — одноклеточных безъ-
безъядерных водорослей и бактерий. В процессе
развития они разделились по условиям обитания и
питания. Одни в процессе фотосинтеза стали
усваивать питательные вещества из воды, углекис-
углекислоты и неорганических солей, другие стали
питаться за их счёт, а третьи — превратились в
деструкторов, т.е. перерабатывали отмершие ос-
остатки и тех и других. Благодаря плохой работе
некоторых деструкторов в горных породах сохра-
сохранились остатки древнейших органических форм.
В последние годы применение тонких физиче-
физических методов позволило достичь колоссальных
успехов в определении температурных условий
земной поверхности в геологическом прошлом.
Было доказано, что концентрация изотопов кис-
кислорода и водорода в некоторых осадочных породах,
„а также содержание кальция и магния в скелетах
органических форм и органогенных карбонатах
являются функцией температур.
АРХЕЙ И РАННИЙ ПРОТЕРОЗОЙ.
НА РУБЕЖЕ
ДРЕВНЕЙШИХ ЭПОХ.
НОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
На рубеже двух древнейших эр — архея и
протерозоя — в жизни планеты произошли
колоссальные события. На древних мате-
материках резко активизировалась магматическая де-
деятельность, возникли обширные горные системы.
Вместе с тем температура на планете настолько
снизилась, что произошло первое в истории Земли
оледенение. Впервые на полюсах возникли обшир-
612
История, испытана* и изменения облика планеты
ные ледниковые покровы. Лёд покрывал огромные
площади континентов, располагавшихся в высо-
высоких и средних широтах.
Несмотря на новые испытания, на планете
Земля стремительно развивалась органическая
жизнь. Вначале заселялись только экватори-
экваториальные области. А после того как потеплело и
ледники отступили, жизнь проникла и в высокие
широты. Следы жизнедеятельности этих орга-
организмов в виде протяжённых массивов на дне
океанов, очень похожих на современные рифы,
остались в качестве немых свидетелей на многих
континентах.
ВИНОВНИКИ
ГЛОБАЛЬНЫХ
ИЗМЕНЕНИЙ
Что же вызвало столь разительные перемены в
природе? Во-первых, интенсивный рост оксидно-
железного ядра планеты, из которого продолжали
выделяться газообразные вещества, и это повлияло
на состав атмосферы и гидросферы. Во-вторых,
постепенное увеличение объёма вод Мирового океа-
океана и подъём его уровня над гребнями срединно-
океанических хребтов. И, в-третьих, быстрый рост
объёма фотосинтезирующих водорослей, которые
выделяли кислород. А если к этим процессам до-
добавить ещё усиление вулканических извержений и
активную магматическую деятельность, то можно
представить, как изменялись природные условия
и радикально сменялись условия среды обитания
организмов.
Кроме того, в глубинах земной коры и в мантии
весьма активно протекали геохимические процес-
процессы: земная кора стала обогащаться кремнезёмом.
В воды Мирового океана поступало всё больше
карбонатов и оксидов железа. Появление первых
весьма небольших порций свободного кислорода в
атмосфере и морской воде привело к смене
господствовавших до этого восстановительных
условий окислительными. На дне океана стали
отлагаться разнообразные кварцевые осадки. По-
Полосчатые железистые кварциты (джеспилиты) —
очень распространённые породы раннего протеро-
протерозоя — являются продуктами осаждения из водной
взвеси кремнезёма и оксидного железа.
Одновременно из морской воды осаждались
карбонаты, преобразованные позднее в известняки
и доломиты. Они претерпели впоследствии силь-
сильные изменения и превратились в мраморы,
известные почти на всех материках. Древние
организмы тоже причастны к образованию карбо-
карбонатных пород. Наиболее известны среди них так
называемые строматолитовые известняки и доло-
доломиты.
На страницах каменной летописи содержатся
также сведения о первых пустынях: о них
сообщают каменная и калийная соли, гипс,
образовавшиеся в пересыхающих водоёмах. Грубо-
ГАЛАКТИЧЕСКИЙ ГОД —
НОВАЯ ОСНОВА
ГЕОЛОГИЧЕСКОГО
ЛЕТОСЧИСЛЕНИЯ
Период обращения Солнечной системы вокруг центра
Галактики называется галактическим годом. Его
длительность определяется по-резному. Одни считают,
что галактический год длится около 176 млн лет, другие —
212 млн лет, а третьи предполагают его длительность
деже в 250 млн лет. Все исследователи, определявшие
продолжительность галактического года, ссылались на те
или иные периодические процессы, происходившие в
геологической истории и прямо или косвенно связанные с
прохождением Земли в составе Солнечной системы через
определённые участки галактической орбиты. В связи с
определением галактического года возникла идея по-
попытаться использовать его в качестве геологического ка-
календаря. Ведь в качестве астрономического календаря
пользуемся периодическим движением Земли вокруг
Солнца. Но для начала необходимо было установить
точную длительность галактического года.
Важно отметить следующее. В геологии используется
астрономическое время — год. Но сегодня хорошо
известно, что продолжительность современного года не
соответствует годам в геологическом прошлом.
Современный год — это 365—366 дней, в начале мезозоя
астрономический год длился около 400 дней,
в палеозое — 440, а в позднем докембрии он был ещё
длиннее.
Определённые нелогичности существуют и в том ас-
астрономическом календаре, которым мы пользуемся сей-
сейчас. Однако к ним мы привыкли. Чередование дня и ночи
и смена времён года служат основой для летосчисления,
и, следовательно, сутки и год являются естественными
единицами. Правда, их подразделения логически мало
оправданы. Сутки делятся по шестеричной системе, а их
объединение в недели и месяцы происходит уже по иному
принципу.
Для того чтобы решить проблему абсолютного
летосчисления геологического времени, необходимо
поступить так же, как поступили в своё время при
переходе от лунного календаря к астрономическому. Для
такого перехода прежде всего надо обосновать
временные интервалы геологического прошлого Земли
постоянным перемещением небесных тел,
совершающимся с определённой периодичностью. Очень
многое даёт внимательный анализ существующей
геохронологической шкалы. Но кроме неё на основе ана-
анализа хронологии крупных тектонических, климатических и
биотических событий при изучении периодических
изменений состава атмосферы, гидросферы и ландшаф-
ландшафтов суши было установлено, что все крупнейшие события
синхронно повторяются и такая периодичность составляет
215 млн лет. Надо сказать, что эмпирические данные
совпали с математическими расчётами. Оказалось, что на-
наибольшее воздействие земная кора, мантия и внешние
оболочки Земли испытывают на границе двух галактиче-
галактических годов. Но, кроме того, внутри каждого галактиче-
галактического года происходят меньшие по масштабам явления,
которые могут быть условно названы сезонами. Эти
события скорее всего связаны с периодическим
вхождением Солнечной системы в мощные струйные
потоки космического вещества, которое оказывает
прямое воздействие на Землю.
Далее необходимо было найти точку отсчёта галактиче-
галактического года. Самое простое — это установить нынешнее
положение Земли на галактической орбите. Однако
сделать это на сегодняшний день нет никакой
возможности. Искать надо в геологическом прошлом.
513
Энциклопедия для детей
После длительных поисков за начало отсчёта галактических
годов была принята граница между рифеем и вендом. Этот
рубеж отстоит от современного периода на 650 млн астро-
астрономических лет. В фанерозое выделены три галактических
года. Назовём их, согласно геохронологической шкале,
вендско-ордовикским, силурийско-пермским и мезозойско-
кайнозойским. Последний закончился около 5 млн лет
назад, а значит, мы живём в самом начале нового галак-
галактического года. Конец одного и начало другого галактиче-
галактического года знаменуются очень интенсивными тектониче-
тектоническими движениями (складчатость и горообразование,
весьма активные, глобальные вулканические явления),
крупными климатическими и биотическими изменениями,
сменой природной среды, глобальными повышениями и
понижениями уровня Мирового океана. Все зги явления
сопровождаются катастрофическими событиями.
Итак, геохронологическую шкалу можно выразить в
галактических годах. От известного нам времени
возникновения Земли как планеты прошёл 21 галактический
год. Сегодня мы живём в начале 22 галактического года, и
закончится он через 210 млн астрономических лет. За это
время нашей планете предстоит пережить множество раз-
различных событий: на Земле возникнут и исчезнут целые
континенты, моря и океаны, много раз изменятся климат и
состав органического мира.
обломочные породы свидетельствуют о большой
высоте гор, с которых стекали реки.
ПЕРВЫЙ
НАТИСК ЛЕДНИКОВ
Примерно 2,5—2,6 млрд лет назад на материках,
близко располагавшихся к полюсам, стали появ-
появляться ледники. Они оставили после себя типич-
типичную морену — крупные обломки, погружённые в
глинистую массу. Известны такие осадки, как вар-
вы, оставшиеся после таяния айсбергов, а также
водно-ледниковые и ледниково-морские отложе-
отложения. На валунах и гальке хорошо сохранились
следы движения древнейшего ледника в виде раз-
различного направления штриховок. Найдено отполи-
отполированное ложе, по которому перемещались древние
ледники. В то время как полюсы покрывали лед-
ледники, на экваторе было довольно жарко: об этом
свидетельствует то, что на экваторе формировались
карбонатные породы, фосфориты и разнообразные
соли.
В архее, судя по соотношениям изотопов
водорода и кислорода в кремнистых породах и
теоретическим расчётам, в некоторых районах
температура достигала 150° С. Но это вовсе не
означает, что вода на поверхности Земли была в
парообразном состоянии, а моря — похожими на
гигантские паровые котлы, в которых постоянно
кипела вода. Это, возможно, характерно только
для начала катархея. Существует прямая зави-
зависимость от атмосферного давления, а оно было
высоким в архее и оставалось почти таким же в
начале протерозоя. На рубеже архея и протерозоя
температура на Земле несколько понизилась и
составила в полярных районах всего 30—40° С.
Сегодня мы восприняли бы это как нестерпимую
жару. Но тогда, в раннем протерозое, при высоком
давлении и большой отражательной способности
земной поверхности вполне реально могли воз-
возникнуть ледники. Скорее всего причиной пониже-
понижения температуры в начале протерозоя послужили
интенсивное потребление атмосферной углекис-
углекислоты, создававшей парниковый эффект, организ-
организмами и её расход на геохимические реакции.
Говоря о положении континентов в архейское
время, мы не смогли ответить на вопрос, где же
они всё-таки находились. Но вот уже для раннего
протерозоя такая возможность появилась благо-
благодаря ледниковым отложениям. Они указывают на
положение ледников, а значит, и полярных
областей Земли. В свою очередь известняки, соли
и гипсы указывают, где находились экватори-
экваториальные широты. Исходя из этого считается, что в
высоких широтах находились Северо-Американ-
екая, Южно-Американская, Южно-Африканская,
Индостанская и Австралийская платформы. В
низких широтах (т.е. у экватора) находились
Сибирский и Центрально-Африканский континен-
континенты, в Южном полушарии — Антарктический и
Восточно-Европейский континенты.
С течением времени температура на планете
несколько повысилась, а давление продолжало
снижаться. Ледники растаяли, и вновь наступили
благоприятные условия для развития органиче-
органической жизни во всех без исключения морях и
океанах.
2,4—2,5 млрд лет назад расстояния между
континентами начали сокращаться, и находив-
находившиеся между ними океаны постепенно умень-
уменьшились: возник новый суперконтинент.
Позднее целостность суперконтинента была
нарушена совместным действием тектонических и
магматических процессов. Появилось множество
расколов, размеры которых постепенно увеличи-
увеличивались. Отколовшиеся континентальные глыбы
стали расходиться в разные стороны. В Северном
полушарии в это время находился Северо-Амери-
канский материк, который к тому же разделился
на три части. Австралийская, Южно-Американ-
Южно-Американская и Западно-Африканская платформы, Вос-
Восточно-Европейский континент, также разделив-
разделившийся на несколько частей, Китайско-Корейская
и Сибирская платформы, а также несколько
мелких континентов в это же время располагались
в Южном полушарии.
Особенно сильные перемещения континенталь-
континентальных глыб происходили около 2 млрд лет назад на
рубеже раннего и среднего протерозоя. Одно-
Одновременно с перемещениями континентов на их
окраинах действовали вулканы и внедрялись
массы расплавленного глубинного материала.
514
История, испытания и изменения облика планеты
РИФЕЙ.
ИСТОРИЯ
ПРОДОЛЖАЕТСЯ.
НОВЫЕ МАТЕРИКИ,
НОВЫЕ КАТАКЛИЗМЫ
Главной особенностью развития Земли 0,68—
1,65 млрд лет назад были по крайней мере два
геологических события. Это образование ново-
нового огромного суперконтинента — Мегагеи (от греч.
«мегас» — «большой») и общее похолодание, за
которым последовало обширное оледенение.
НОВЫЙ
СУПЕРКОНТИНЕНТ
МЕГАГЕЯ
Впервые предположил возможность существова-
существования гипотетического материка в рифеиское время
немецкий геолог Ханс Штилле в 1944 г. Правда,
он не мог точно указать местоположение этого
материка, но чётко охарактеризовал его основные
особенности. Сегодня доказательств существова-
существования Мегагеи имеется значительно больше. Среди
них есть данные о её положении и особенностях
омывавшего её со всех сторон океана — предшест-
предшественника современного Тихого океана, который на-
назван Панталассой.
Окраины Мегагеи заливались мелководными
морями, в которых накапливались мощные толщи
осадочных пород. Кое-где на так называемых
активных континентальных окраинах, подвержен-
подверженных действию тектонических сил и магматизма,
происходили сильнейшие вулканические изверже-
извержения. К этим же окраинам примыкали протяжён-
Положение континентов 1,5—1,7 млрд
лет назад. В это время континенты
сблизились и представляли единый
суперконтинент — Мегагею. Знаками
показаны подвижные пояса и области,
испытавшие метаморфизм
и складчатость, — именно вдоль них
континенты соприкоснулись. На карте
показаны архейско-протерозойские
щиты и массивы, составлявшие ядра
континентов: Австралии (Ав),
Северной Америки (САм),
Центральной Африки (ЦАф),
Южной Африки (ЮАф),
Южной Америки (ЮА),
Западной Африки CAS),
Индии (Ин),
Антарктиды (Ан),
Европы (Ев),
Южного Китая (ЮКт),
: .._-,' Казахстана (К)
., ..-,..... Сибири
Моря и
океаны
[ ] Области
»■<«••* " древней суши
515
Энциклопедия для детей
ные островные дуги в океане, подобные
тем, которые можно видеть сегодня в
Тихом океане вдоль азиатского побе-
побережья.
Мегагею не миновала участь её предшественни-
предшественников. Растяжения, приведшие к расколу, тоже
сопровождались образованием новых океанов.
Поднявшиеся на их дне мантийные массы создали
более протяжённые срединно-океанические хреб-
хребты. Возросший объём вещества, слагающего эти
хребты, привёл к значительному повышению
уровня Мирового океана. Были затоплены не
только окраины континентов, но и многие цен-
центральные возвышенные участки. Из вод морей и
океанов осаждались тонкие кварцевые пески,
глины и различные карбонаты, позднее процес-
процессами метаморфизма преобразованные в кристал-
кристаллические сланцы, кварциты, мрамор.
Постепенно увеличивалось количество свобод-
свободного кислорода в атмосфере и морской воде, что
благоприятно сказалось на развитии жизни и
усилило процессы выветривания.
Развал Мегагеи сопровождался внедрением
магмы в земную кору. Застывая, она образовала
более тысячи плутонов — магматических массивов
размером в несколько сотен квадратных кило-
километров.
Глубокие узкие впадины, занятые морями,
избороздили материки. Так, в частности, было на
Северо-Американской, Восточно-Европейской, Си-
Сибирской и Австралийской платформах. Осколки
Мегагеи стали центробежно расходиться в разные
стороны. Чем дальше отдалялись континенты, тем
более обширными становились краевые моря. А
когда возникали срединно-океанические хребты,
эти моря стали типичными океанами, кроме
океана Панталассы, размеры которого несколько
уменьшились; образовались новые океаны —
Протоатлантический, Протоазиатский и Прото-
тетис.
Климат в то время был очень жаркий, о чём
свидетельствует широкое распространение на раз-
разных широтах рифов, карбонатных отложений и
красноцветов. Все они могли возникнуть только в
условиях экваториального и тропического клима-
климата. Это предположение полностью подтверждается
результатами палеотемпературных определений.
Средние температуры в низких широтах со-
составляли 45—55° С, а в высоких широтах — не
менее 25° С.
ОЧЕРЕДНОЕ СБЛИЖЕНИЕ
КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ
ОСКОЛКОВ
В среднем рифее растяжение земной коры сме-
сменилось сжатием. Материки Северного и Южного
полушарий стали постепенно сближаться. Север-
Северная Америка, Гренландия, Ирландия, Скандина-
Скандинавия и Восточно-Европейская платформа образо-
образовали новый суперконтинент, к которому позднее
присоединились Сибирь и Австралия. Но в Южном
полушарии до объединения было ещё далеко. Меж-
Между континентами располагались моря.
Смятие земной коры, подъём магмы, активная
вулканическая деятельность охватили пространст-
пространства между сближающимися континентами. На
месте океанов и морей возникли горы.
Между материками Северного и Южного полу-
полушарий располагался океан, названный Прото-
тетисом. В нём так же, как и в пределах
Панталассы, в глубоководных условиях накапли-
накапливались кремнистые и кремнисто-карбонатные илы,
впоследствии преобразованные в сланцевые поро-
породы. В центральной части Прототетиса, там, где
находились срединно-океанические хребты, изли-
изливались базальтовые лавы. По-прежнему посте-
постепенно росло количество свободного кислорода в
морской воде и атмосфере. В среднем рифее
1100—1400 млн лет назад всё большее количество
кислорода оставалось неизрасходованным на про-
процессы окисления. Так оно достигло точки Юри. Это
означает, что в атмосфере была 1/1000 доля
кислорода от современного уровня. Средняя темпе-
температура на планете в среднем рифее составляла
35—40° С.
ОЧЕРЕДНОЕ
ПОХОЛОДАНИЕ
И РАСКОЛ
*■•*■.
Около 1 млрд лет назад материки Северного полу-
полушария сосредоточились в полярных широтах. По-
Полярное положение заняли материки и в Южном
полушарии (Южная Америка, Африка, Антаркти-
Антарктида и Индостан). Произошло новое общее похолода-
похолодание на планете, что привело к гибели многих
организмов. Выжили только те из них, которые
жили в тропических и экваториальных широтах.
Атмосферное давление постепенно понизилось и
приблизилось к современному уровню. В поляр-
полярных районах температуры упали настолько силь-
сильно, что возникли ледники. Следы этого оледенения
хорошо сохранились до сих пор. По оставленным
штрихам на горных породах и долинам выпахи-
выпахивания легко определить направления движения
ледников и установить центры, где они формиро-
формировались. Оледенение развивалось по крайней мере
в два этапа: 750 млн и 800 млн лет назад.
Под стать климатическим изменялись и текто-
тектонические условия. Вновь активизировалась дея-
деятельность вулканов. Одновременно происходит
раскол континентов, однако образовавшимся тре-
трещинам не удалось достичь размеров настоящих
океанов. Очередная эпоха сжатия земной коры и
горообразования прекратила их существование. В
результате на месте океанов возникли горно-склад-
чатые сооружения.
516
История, испытания и изменения облика планеты
ВЕНД, ПАЛЕОЗОЙ И МЕЗОЗОЙ.
РОЖДЕНИЕ
И ГИБЕЛЬ ПАНГЕИ
Рифейское время завершилось новым оледе-
оледенением, крупнейшими разломами земной
коры, внедрениями огромных магматических
массивов и сильнейшим вулканизмом. Все эти
глобальные события не могли не отразиться на
природных условиях и среде обитания организмов.
Изменились атмосфера и состав вод Мирового
океана. Это создало необходимые условия для
возникновения совершенно иного, чем ранее,
органического мира. Атмосфера постепенно стано-
становилась похожей на современную. Всё больше в ней
скапливалось азота. Содержание углекислого газа
уменьшилось до долей процента, а количество
кислорода непрерывно возрастало, достигнув уже
нескольких процентов в начале палеозоя. Размеры
и глубина Мирового океана, а также его солевой
состав стали примерно такими же, как и в
настоящее время.
Как известно, архей и протерозой нередко
называют криптозоем, т.е. временем скрытой
жизни, а вот палеозойскую, мезозойскую и
кайнозойскую эры вместе называют фанерозоем,
т.е. временем явной жизни. До тех пор пока в
отложениях венда, как и всего докембрия, были
известны только остатки цианобионт, бактерий и
других примитивных одноклеточных организмов,
считалось вполне логичным заканчивать эпоху
скрытой жизни вендским периодом. Однако, когда
в венде стали находить остатки многоклеточных
организмов, правда лишённых твёрдого скелета,
исследователи предложили начинать фанерозой
именно с венда.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ
ВЗРЫВ
В местечке Эдиакара в Австралии исследователи
обнаружили множество отпечатков мягкотелых
организмов — медузообразных, червей, членис-
членистоногих. Просто удивительно, как такие остатки
могли сохраниться в ископаемом состоянии. Ви-
Видимо, условия захоронения были весьма благо-
благоприятными. Долгое время местонахождение этой
фауны считалось уникальным и неповторимым.
Однако в 70-е гг. XX столетия наш соотечествен-
соотечественник профессор М.А. Федонкин на берегу Белого
моря в напластованиях венда обнаружил множест-
множество отпечатков медузообразных и кораллоподобных
форм, которым дали собирательное название «бе-
«беломорская фауна».
Характерной чертой мягкотелой фауны был её
гигантизм. Довольно часто встречаются остатки
медуз диаметром более полуметра, а длина
плоских червей нередко превышает 1 м.
Поражает факт внезапного появления много-
многоклеточных живых существ. Некоторые палеонто-
палеонтологи расценивают его как некий биологический
взрыв, после которого стремительно стал разви-
развиваться органический мир. Предложено множество
объяснений этому феномену. Это и резкое потепле-
потепление после длительного оледенения, и наступление
Мирового океана на материк, и изменение состава
атмосферы, и действие неких космических фак-
факторов.
Не следует забывать также и о том, что
концентрация кислорода в атмосфере составила
1—2%, а это означает, что над планетой мог
появиться озоновый экран. Он стал защищать
живое вещество планеты от губительного воз-
воздействия ультрафиолетового излучения Солнца.
Ранее эту роль выполняла толща воды или
водяного пара.
СУПЕРКОНТИНЕНТ
ГОНДВАНА
Раскол суперконтинента Мегагеи продолжался,
однако его осколки ещё некоторое время распола-
располагались компактно. Узкие глубоководные впадины
земной коры в Южном полушарии продолжали
сокращаться, и на их месте возникли горы. Ком-
Компактно расположенным континентам Южного по-
полушария геологи дали имя Гондвана от названия
исторической области в Центральной Индии.
Поначалу суперконтинент Гондвана был высо-
высоким, но текучая вода постепенно размывала и
выравнивала горные массивы и возвышенности.
Обломочный материал отлагался в речных долинах
и прибрежных частях морей.
, Тектонические движения охватили и конти-
континенты Северного полушария, которые ещё некото-
некоторое время оставались разобщёнными. Постепенно
и здесь расстояния между континентами сокра-
сокращались. Океаны, располагавшиеся между ними,
прекратили своё существование, а на их месте
возникли горные массивы. Но не только процессы
сжатия свойственны материкам Северного полу-
полушария. Начались новые растяжения земной коры.
Вновь возникает Палеоазиатский океан. В насто-
настоящее время остатки океанической коры сохрани-
сохранились среди складчатых образований Центрального
Казахстана, Алтае-Саянской области и Северной
Монголии.
517
Энциклопедия для депей
| Области
I современной суши
Срединно-
океанические хребты
Контуры древних
континентов и
микроконтинентов
Системы
островных дуг
Континенты и микроконтиненты:
ЗЕ — Западно-Европейский, Ик — Индокитайский,
К — Китайский, СА — Северо-Американский,
Сб — Сибирский.
В целом климат вендского периода весьма
своеобразен. Возникшее похолодание было на-
настолько сильным, что привело к образованию на
материках, находившихся в приполярных рай-
районах, ледниковых покровов. Со временем толщина
и протяжённость ледников увеличивалась. Следы
мощных ледников были обнаружены в Сканди-
Скандинавии и Белоруссии, в Западной Африке и
Австралии, в Южном и Центральном Китае.
Тропический пояс охватывал широко вытянутый
океан Палеотетис и узкую прибрежную зону.
Во второй половине вендского периода (при-
(приблизительно 600 млн лет назад) на планете
установился равномерный тёплый климат. Сред-
Средние глобальные температуры превышали 25° С.
В следующем за вендом кембрийском периоде в
Южном полушарии материки продолжали рас-
располагаться компактно. В состав Гондваны входили
повёрнутые на 180° по сравнению с современным
положением Южная Америка, Африка, Антаркти-
Антарктида и Австралия. Общая площадь Гондваны
превышала 100 млн км2, что примерно в 2 раза
превосходит площадь современного материка Ев-
Евразия.
В отличие от предшествующих эр для фанерозоя
имеются достоверные палеомагнитные данные,
которые совместно с другими геологическими
индикаторами и палеоклиматическими данными
дают возможность определить точное местопо-
местоположение материков. Северо-Американский, Вос-
Восточно-Европейский, Китайский и Сибирский кон-
континенты были рассредоточены в районе древнего
экваториального пояса. Кроме Тихого океана
существовали Палеоазиатский и Палеоатлантиче-
ский океаны и океан Палеотетис.
Мелководные моря омывали окраины кон-
континентов, а иногда и проникали далеко вглубь.
Значительная часть Гондваны оставалась сушей, и
в её пределах выделяются и низменности, и
возвышенности, и горные массивы.
Органический мир кембрия поражает своим
разнообразием. Как известно, в это время уже
возникли почти все известные ныне типы организ-
организмов. У животных начал формироваться твёрдый
скелет. В кембрии появились и широко рассели-
расселились трилобиты, брахиоподы, гастроподы, губки,
археоциаты, радиолярии и другие беспозвоночные.
Но суша ещё оставалась безжизненной.
Положение континентов и срединно-океанических хребтов
в кембрийском периоде E50—570 млн лет назад).
В отличие от протерозойских реконструкций положение
материков в фанерозое определено по результатам
совместного использования палеомагнитных,
палеоклиматических и геологических данных.
"Л j .
518
1. Спиральная оболочка неизвестного организма, названного
«кохлетиана» и жившего около 600 млн лет назад.
Увеличено в 200 раз.
2. Ещё одна спираль — трубчатая оболочка нитчатой синезелёной
водоросли обручевелла. Увеличено в 100 раз.
3. Та же обручевелла вместе с другой, свернувшейся в кольцо
нитчатой водорослью тубулоза. Увеличено в 100 раз.
4. Заросли серных бактерий, «питавшихся» сероводородом.
Сохранился клубоктонких ниточеких клеточной оболочки с
мельчайшими кристалликами пирита. Увеличено в 100 раз.
5. Остатки колонии одноклеточных водорослей тинния.
Увеличено в 100 раз.
6—7. Одноклеточные водоросли, обитавшие у поверхности моря более
600 млн лет назад. У них сохранились и клеточные оболочки, и
внутреннее содержимое. Увеличено в 100 раз.
Энциклопедия для детей
ЖДАТЬ ЛИ ВСЕМИРНОГО
ПОТОПА?
все чаще в выступлениях учёных звучит тревога. Они
считают, что неизбежно наступит быстрый подъём
уровня Мирового океана, который неминуемо приведёт к
всемирной катастрофе. Независимые экспертные оценки
свидетельствуют о том, что повышение уровня Мирового
океана — это реальность, создающая угрозу всему чело-
человечеству. Мнения учёных расходятся лишь в конечных
величинах. Одни считают, что подъём составит 1м, а по
прогнозам других — немногим более 5 м. Но даже
увеличение уровня океана всего на 1 м приведёт к тому,
что многие приморские города и низменности, архи-
архипелаги островов и атоллы окажутся под водой, а люди,
населяющие планету, станут свидетелями новой ужасной
катастрофы.
Мы действительно живём в эпоху потепления климата,
которое происходит буквально на наших глазах. Это
приведёт к быстрому таянию ледников, как горных, так и
полярных. Предсказать поведение ледников во время
потепления сложно. Ледовая обстановка в Арктике и
Антарктиде, вероятно, будет неуклонно снижаться, а
горные ледники будут отступать. Горные ледники
умеренных и субтропических широт исчезнут скорее
всего уже в ближайшем будущем. Ледники Шпицбергена,
Новой Земли и ряда островов Северного Ледовитого океа-
океана тоже исчезнут. Сократится толщина льда в Гренландии
и Антарктиде более чем на 500 м.
Простые расчёты показывают, что поступающая талая
вода приведёт к увеличению уровня Мирового океана на
несколько метров. При этом, однако, не учитывается вода,
которая находится в связанном состоянии в породах
верхней мантии и астеносферы, а также особенности
перераспределения воды между земной поверхностью и
недрами Земли. Эти данные чрезвычайно важны для
составления прогноза на будущее. Но для этого обра-
обратимся к прошлому. Только на фанерозой пришлись три
ледниковые эпохи — в конце ордовика, в конце карбона и
в четвертичном периоде. Ледниковые эпохи сменялись
грандиозными потеплениями — межледниковьями.
Казалось бы, огромные по масштабам затопления матери-
материков должны были бы наступить сразу же после окончания
оледенения. Но, как неопровержимо свидетельствуют
геологические данные, грандиозные трансгрессии, т.е.
затопления обширных участков суши, происходили
совершенно в другое время и вовсе не были связаны с
потеплениями или межледниковьями. Куда же девается
талая вода? Во время образования ледниковых покровов
вода изымается из Мирового океана и уровень его снова
снижается, т.е. наступает регрессия. Однако прямой
зависимости и здесь не устанавливается. Интересно, что
сильные трансгрессии и регрессии наступали тогда, когда
климат вовсе не был холодным. Например, одна из
крупнейших трансгрессий произошла в первой половине
ордовика, т.е. перед оледенением в позднемеловую
эпоху, когда не было даже никаких признаков
оледенения. Климат, наоборот, был намного теплее, чем
в настоящее время. Но подъём уровня Мирового океана
был поистине катастрофическим: огромные территории
оказались под водой. Современный уровень океана был
превышен на 125—150 м. Колебания уровня океана в
геологическом прошлом связывают со спредингом океа-
океанического дна — процессом расширения океанических
впадин за счёт поступления из мантии сильно разогретого
вещества. Когда процесс протекает быстро, океаническое
дно не успевает остыть, оно приподнимается, что
приводит к подъёму уровня воды. При замедленном
течении процесса спрединга океаническое дно имеет
больше времени для остывания и лод действием своей
Трилобиты рода эллипсоцефалус. Нижний кембрий (Чехия).
В атмосфере основную роль стал играть азот,
количество углекислого газа понизилось до 1%
(даже до 0,5%), зато содержание кислорода ещё
более увеличилось.
Продолжалось потепление, высокие температу-
температуры существовали не только в средних, но и
приполярных широтах. Средняя температура при-
приземной части воздуха на большинстве континентов
превышала 20° С.
Следующий, ордовикский, период может быть
назван периодом климатических контрастов. В это
время на суше появилась растительность. Лик
Земли и органический мир преобразились.
Сильная изрезанность береговой линии морей и
океанов благоприятствовала тому, что некоторые
заливы теряли время от времени связь с открытым
морем или океанами и превращались в лагуны.
Если они располагались в сухом и жарком
климате, то вода быстро испарялась и на дне лагун
осаждались соли. Когда лагуны восстанавливали
связь с океаном, солёность воды в них резко
уменьшалась. Возникли новые группы животных,
которые могли жить в условиях изменчивой
солёности. Это были не только беспозвоночные
организмы, но и гигантские раки и панцирные
рыбы. В водах открытого океана обитали брахио-
поды, кораллы, трилобиты и др.
В ордовикский и следующий за ним силурий-
силурийский периоды резко активизируется тектоничес-
тектоническая и вулканическая деятельность. Усилились
расколы земной коры. На активных континен-
континентальных окраинах происходили сильнейшие зем-
землетрясения, изливались лавы и внедрялись круп-
крупные магматические тела. В местах столкновения
литосферных плит края их коробились, дробились
и нагромождались друг на друга. Возникали
горные массивы и хребты, которые ныне распола-
располагаются на северо-западе Скандинавии, севере
Британских островов, на архипелаге Шпицберген,
в Северной Гренландии и на острове Ньюфаунд-
Ньюфаундленд близ атлантического побережья Северной
Америки. Все перечисленные горно-складчатые
сооружения образовались от столкновения Северо-
Американского и Европейского континентов.
520
История, испытания и изменения облика планеты
I —| Моря и
I i i .I океаны
| Области Г
1 древней суши L
I Области Г
I современной суши L
1 Срединно- г
I океанические хребты С
. . Контуры древних г
Г"~"*»-| континентов и
1 ' микроконтинентов "-
L^--»J Системы
I 1 островных дуг
Положение континентов и срединно-океанических хребтов
в ордовикском периоде. Хорошо видно, что климатическая
зональность имеет широкое простирание.
Зоны столкновения
континентальных окраин
с островными дугами
| Границы
I тропического пояса
I Границы
I субтропического пояса
| Границы
I умеренного пояса
| Границы
I холодного климата
тяжести опускается на большую глубину, тем самым
увеличивая объём океанической впадины. В такие периоды
океан отступает, вода с континентов стекает в океаничес-
океанические впадины и развивается регрессия. Но всё это было в
прошлом и действовало в течение нескольких десятков
миллионов лет. Сегодня идёт совершенно иной процесс.
Предполагается, что в результате потепления, когда нач-
начнут интенсивно таять ледники Гренландии и Антарктиды,
лишённые привычной тяжести, как когда-то в четвертичное
время Скандинавия и Канада, они просто станут
приподниматься, а дно Мирового океана начнёт опус-
опускаться. В результате увеличится объём океанической чаши,
которая должна будет вместить в себя все талые воды. Но
это только один довод, убеждающий нас в том, что нового
Всемирного потопа не будет. На самом деле потепление
оказывает многогранное воздействие на среду обитания, и
это требует более основательного изучения данной
проблемы.
В результате столь активной тектонической и
магматической деятельности рельеф земной по-
поверхности сильно изменился. Даже в центральных
областях континентов возникли возвышенности,
уже не говоря о горных массивах, располага-
располагающихся на их окраинах. Таким же неравномерным
и контрастным был рельеф дна Мирового океана,
хотя максимальная глубина силурийских океанов
вряд ли превышала 4 тыс. м.
В растительном царстве главную роль по-
прежнему играли водоросли, но в конце ордовика
возникла и стала широко распространяться назем-
наземная растительность. Обширные участки морского
мелководья и приморские низменности покры-
покрывались зарослями риниофитов, мхов и плауновых.
Главной ареной жизни всё-таки оставались мор-
морские просторы, их населяли планктонные форами-
ниферы, радиолярии, остракоды, черви, мшанки,
моллюски трилобиты, граптолиты, брахиоподы и
кишечнополостные. Широко распространились
панцирные рыбы. Ужас на обитателей морей
наводили гигантские ракоскорпионы и огромные
хищные наутилоидеи, достигавшие в длину 1 м.
Чёрные
сланцы
с остатками
граптолитов.
521
Энциклопедия для детей
| Моря и
I океаны
[ Области
древней суши
I Области
современной суши
CpeAKHHO
океанические хребты
Контуры древних
континентов и
микроконтинентов
I Системы
I островных дуг
| Активные
I континентальные окраины
I Зоны столкновения
| континентальных окраин
с островными дугами
| Границы
I тропического пояса
| Границы
I субтропического пояса
В течение ордовика и силура объём атмосферы
увеличивался и менялся её химический состав:
неуклонно росла доля свободного кислорода, а
количество углекислого газа превышало совре- [
менный уровень почти в 10 раз. |
Климатические условия были весьма разнооб-
разнообразными. На планете выделились экваториаль-
экваториальный, тропический, субтропический, умеренный и
холодный пояса. По степени увлажнения климат
разделялся на сухой и влажный.
В середине ордовикского периода в тропических
областях средние температуры снизились на
3—5° С, а в субтропических — на 10—15° С. Очень
сильно похолодало в высоких широтах, и вновь
появились ледники. Оледенение продолжалось
вплоть до начала силурийского периода.
СУПЕРКОНТИНЕНТ
ЛАВРАЗИЯ
Новые испытания ждали население Земли в позд-
позднем палеозое — в одном из самых катастрофиче-
катастрофических отрезков времени в истории Земли. В течение
девонского, каменноугольного и пермского перио-
периодов неоднократно изменялись континенты и моря.
Их постигали крупные катастрофы, которые про-
происходили и на суше, и на море. Во-первых, это
глобальные извержения вулканов и сильнейшие
землетрясения. Во-вторых, изменения климата -
от ледникового до очень засушливого — сопровож-
сопровождались ливневыми дождями и сильнейшими засу-
засухами, бурями и всемирными потопами, тайфу-
тайфунами, смерчами и ураганами.
Моря девонского периода изобиловали разнооб-
разнообразными рыбами — акантодами, антиархами,
хрящевыми, кистепёрыми, лучепёрыми и двояко-
двоякодышащими рыбами. Недаром его ещё называют
периодом рыб.
В девоне Гондвана медленно перемещалась на
юго-запад, и её значительная часть располагалась
в Западном полушарии и в конце своего дрейфа
соприкоснулась с Западной Европой. В это время
в Северном полушарии при столкновении лито-
сферных плит образовался новый гигантский
материк, названный Еврамерикой. После того как
к Еврамерике присоединились Сибирский и Китай-
Китайский континеьты, образовался ещё один круп-
крупнейший суперконтинент Северного полушария,
который стали называть Лавразией. Она отде-
отделялась от Гондваны океаном Палеотетис.
В девоне на суше формировались пески, глины
и другие осадочные породы красноватого цвета с
примесью гипса и карбонатов — верный признак
засушливости климата. Обширные участки совре-
современных континентов были затоплены морями. В
них накапливались карбонатные и соленосные
Положение континентов и срединно-океанических хребтов в
раннем и среднем девоне. В это время континенты
и микроконтиненты стали группироваться.
522
История, испытания и изменения облики планеты
отложения. По берегам располагались лагуны, в
которых осаждались соли и гипсы. Внутри
континентов находились огромные озёра, превос-
превосходившие своими размерами современное Каспий-
Каспийское море. По равнинам и низменностям текли
многоводные реки.
В девоне началось интенсивное заселение кон-
континентов. Согласно современным представлениям,
выход растений на сушу произошёл не в девоне, а
скорее всего в ордовике. В девоне появились
древесные формы, которые распространились да-
далеко от берегов морей.
Среди наземных беспозвоночных животных в
девоне существовали паукообразные или крупные
скорпионы, многоножки, а в позднем девоне
появились первые земноводные — стегоцефалы,
основным местом обитания которых служили
заболоченные низменности.
Ландшафт суши в девонском периоде был
довольно своеобразным. Поначалу растительность
располагалась только на приморских низмен-
низменностях и вокруг озёр. Это были низкорослые,
полностью лишенные листьев расте-
растения, похожие на шиповатые палки или
прутья.
Суша, удалённая от водных бассейнов, была
лишена не только растительности, но и почвенного
покрова. После обильных дождей вода смывала с
возвышенностей рыхлый слой, который накапли-
накапливался у их подножий. Но так продолжалось до тех
пор, пока оголённые участки суши не стали
покрываться растительностью. Она защитила зем-
земную поверхность от разрушающего действия
текущей воды.
Уже в середине девона имелись отличия между
составом растительного покрова разных частей
континентов. В распространении растительности
тогда немаловажную роль сыграли климатические
условия.
Широкое распространение и разнообразие те-
теплолюбивой фауны и флоры позволяют считать
девон одним из самых тёплых периодов палеозоя.
Высокая среднегодовая температура в пределах
23—26° С, а местами и 28—30° С была свойственна
На рубеже девона и карбона позвоночные животные стали осваивать сушу. Один из первых представителей
земноводных четвероногих — ихтиостега. В воздухе появилась гигантская стрекоза — мегантера.
523
Энциклопедия для детей
экваториальному поясу планеты, ши-
ширина которого намного превосходила
современный. А далее вплоть до по-
полярных широт климат был тропический и субтро-
субтропический.
На значительной части юга Евразии, на севере
Северо-Американского, на Южно-Американском и
северо-западе Австралийского континентов рас-
располагались обширные поймы и дельты рек и
крупные озёра и болота. Именно эти территории
стали в конце девона местами формирования
первых углей.
ГОНДВАНА
+
ЛАВРАЗИЯ = ПАНГЕЯ
Во время наступившего каменноугольного, или
карбонового, периода обстановка на планете су-
существенно изменилась. Продолжалось сближение
континентов, сформировавших Лавразию. Движе-
Движение Гондваны в южном направлении привело к
тому, что Южный полюс оказался в пределах кон-
континента. Это было в раннем карбоне, а вот в
позднем карбоне расстояние между Лавразией и
Гондваной настолько сократилось, что можно го-
говорить о возникновении нового супергигантского
континента — Пангеи.
Как и прежде при сближении материков,
тектонические движения осложнили рельеф зем-
земной поверхности. Снова в океанах близ материков
возникли протяжённые вулканические островные
дуги. Наряду с приморскими низменностями,
занятыми озёрами и дельтами рек, существовали
межгорные и предгорные низменности и воз-
возвышенности, расчленённые густой сетью рек.
Растения продолжали заселять континенты.
Среди них появились типичные представители
каменноугольного периода, в том числе древо-
древовидные плауновые — лепидодендроны. В высоту
они достигали 30—40 м. Широко распрост-
распространились древовидные папоротниковые — птери-
доспермы. Среди них были как древесные формы.
Одна из рептилий каменноугольного периода — эдафозавр.
На выступающих отростках позвонков была натянута кожистая перепонка, служившая и для защиты, и для теплообмена.
524
История, испытания и изменения облика планеты
так и кустарники и лианы. В конце карбона
появились первые хвойные растения.
На суше господствовали земноводные живот-
животные — стегоцефалы. Появились первые древние
рептилии — котилозавры. Среди них были и
хищные, и растительноядные, и насекомоядные
животные.
Среди морской фауны первенство принадле-
принадлежало рыбам, но всё более многочисленны стали
беспозвоночные, например кораллы и брахиоподы.
В начале карбона на планете господствовал
экваториальный и тропический климат со средне-
среднегодовой температурой 22—25° С, а местами
25-30° С.
На обильно увлажнённых низменностях рас-
располагались леса, состоящие из гигантских древо-
древовидных плаунов, хвощей и папоротников. Густое
переплетение высоких кустарников, деревьев и
лиан создавало непроходимые заросли и суме-
сумеречные дебри.
В высоких широтах близ полюсов климат
напоминал современный субтропический, но без
прохладной зимы. Даже на полюсах средняя
годовая температура не опускалась ниже 10—
15° С. Деревья, растущие в полярных областях
Земли, отличались от своих тропических со-
сородичей тем, что у них не было раскидистых крон
и толстых стволов. У них были прямые стволы,
толщина которых зависела от широты местности.
Чем южнее, тем стволы становились толще.
Во второй половине каменноугольного периода
природа сильно изменилась. Это было связано как
с продолжающимся образованием Пангеи, так и с
похолоданием климата. Изменилась и атмосфера.
Содержание углекислого газа в ней стало почти в
2 раза меньше, чем в раннем карбоне.
С похолоданием изменилась наземная расти-
растительность высоких широт. Теплолюбивые виды
исчезают, и их место занимают другие, способные
переносить холодные зимы, например кордаиты. В
полярных широтах Южного полушария появились
своеобразные папоротники — глоссоптерии. Но
растительность в южной полярной области вскоре
исчезла. Похолодание было настолько сильным,
что там возникли ледники. Ледники существовали
в Южной Африке, где удалось выделить по
крайней мере четыре центра оледенения, в Южной
Америке, Индии, Австралии и в Антарктиде. За
пределами огромного ледникового щита рас-
располагались приледниковые степи.
Температура в полярных районах то пони-
понижалась, то повышалась, что отражалось на
площади ледникового покрова. Во время отсту-
отступания ледников климат становился умеренным,
Положение континентов и срединно-океанических хребтов
в раннем и среднем карбоне. Сгруппированные
континенты образовали два гигантских континента —
Еврамерику и Гондвану. Между ними находился океан,
который с течением времени сужался.
Моря и
океаны
| Области
I древней суши
Области
современной суши
Срединно-
I океанические хребты
Контуры древних
континентов и
микроконтинентов
I Системы
! островных дуг
I Зоны столкновения
континентальных окраин
с островными дугами
Границы
тропического пояса
Границы
субтропического пояса
525
Энциклопедия для детей
Отпечатки листьев
семенных папоротников.
I Моря и
I океаны
I Области
I древней суши
I Области
I современной суши
| Срединно-
I океанические хребты
! Контуры древних
континентов и
микроконтинентов
I Системы
I островных дуг
Активные
континентальные окраины
Границы
I тропического пояса
Границы
субтропического пояса
Границы
умеренного пояса
Границы
холодного климата
"ТЬ
низменности покрывались густыми зарослями
папоротников.
Земля в позднем карбоне была очень похожа на
современую: существовали приблизительно такие
же климатические зоны и области, как и в
настоящее время. За полярными кругами был
очень холодный климат, сходный с современным
климатом Антарктиды и Гренландии. Рядом
располагались умеренные пояса, далее к экватору
они сменялись субтропиками, тропикамии и,
наконец, экваториальным поясом. В тёплом кли-
климате произрастали густые леса, состоящие из
лепидодендроновых, каламитов, птеридоспермид и
древовидных папоротников. В тёплых морях
тропического и экваториального поясов жили
кораллы, брахиоподы и другие теплолюбивые
организмы. Там же располагались протяжённые
рифовые постройки.
В пермском периоде вновь проявили себя
тектонические движения, сопровождающиеся ин-
интенсивным вулканизмом. В результате на суше
поднялись новые горы.
Гондвана, большая часть которой располагалась
в южнополярном районе, переместившись на
север, соединилась с Лавразией. В местах состы-
состыковки континентов выросли горы Аппалачи и
Уральские, горные массивы Центральной Азии. К
этим континентам присоединились многие микро-
микроконтиненты, и только Китайский континент
продолжал самостоятельную жизнь и отделялся от
Пангеи океаном Палеотетис.
Тектоническая активность в пермском периоде
способствовала возникновению динамичного и
контрастного рельефа. Горы и горные массивы
располагались на краях литосферных плит, в
местах их столкновения. Между горами рас-
Положение континентов и срединно-океанических хребтов в
позднем карбоне и ранней перми. Еврамерика и Гондвана
соединились и образовали Пангею. Вновь сильно
похолодало, и в полярных районах находились области
с прохладным климатом.
526
История, испытания и изменения облика планеты
полагались равнины и низменности, разделённые
увалистыми возвышенностями и расчленённые
густой речной сетью. В межгорных котловинах
располагались озёра, а в предгорные впадины
выносились обломочные породы.
В конце перми вымерло подавляющее боль-
большинство палеозойских морских беспозвоночных
животных. Исчезли четырёхлучевые кораллы,
табуляты, фузулиниды и почти все наутилоидеи,
древние морские ежи и лилии. Изменились и
водные позвоночные. Сократилось число рыб.
Крупные изменения коснулись и населения
суши. Хвощи, папоротники и плауны утратили
своё ведущее положение. Им на смену пришли
более высокоорганизованные голосеменные расте-
растения, такие, как цикадовые, хвойные и гинкговые.
Под сильным натиском рептилий земноводные
постепенно утрачивали своё значение. Исчезли и
примитивные амфибии. На это повлияли скорее
всего природные условия. Климат стал суше,
сократились водные пространства.
На смену земноводным пришли крокодилопо-
добные лабиринтодонты, которые способны были
переносить сухие сезоны. Эти животные жили в
неглубоких озёрах и широких поймах рек. Одни из
них обладали слаборазвитыми конечностями и
могли только плавать, а другие имели сильные и
крупные конечности, которые позволяли им пере-
передвигаться по суше и во время сухих сезонов
переползать из высохших водоёмов в озёра.
В тропиках и субтропиках располагались ги-
гигантские пустыни и полупустыни. Омывавшие их
моря имели повышенную солёность и являлись
крупнейшими солеродными бассейнами.
В сторону полюсов пустыни сменялись ланд-
ландшафтами очень влажного климата умеренных
широт. Здесь господствовали кордаиты, которые
обладали годичными кольцами нарастания, совсем
как современные деревья умеренного пояса. С
течением времени влажный прохладный климат
сменяется более тёплым, и это не замедлило
сказаться на растительности, животном мире и
характере осадочных пород.
КРУПНЕЙШИЕ
РАСКОЛЫ.
РАСПАД ПАНГЕИ
Несмотря на то что мезозойская эра затеряна в
дебрях далёкого прошлого, множество геологиче-
геологических факторов рассказывают нам о природных
условиях, континентальных и морских ландшаф-
ландшафтах, солёности и глубине морских бассейнов и
океанов, о направлении морских течений, составе
атмосферы, животном и растительном царстве и
условиях их жизни. В отличие от палеозойской
эры, когда геологические данные добывались толь-
только благодаря изучению осадков горных пород со-
современных континентов, начиная со второй поло-
половины мезозоя появляются геологические данные
по морям и океанам. Чем ближе к современности
происходящее событие, тем весомее и обширнее
УРАЛ — БОЛЬШОЙ <ШОВ»
["Представьте себе, что Вы садитесь в поезд и едеге путе-
I /шествовать к Уральским горам, а приезжаете вместо
этого на побережье неизвестного Вам моря или даже океа-
океана.,. Конечно, этого быть не может, т.н. вблизи Уральских
гор нет моря. Но могло бы быть, если бы на этом месте не
столкнулись две литосферные плиты. Произошло это очень
давно: на рубеже каменноугольного и пермского геологи-
геологических периодов стали сближаться Восточно-Европейская и
Сибирская плиты. И скорости их движения были, на наш
взгляд, очень незначительными — несколько миллиметров
в год. Но даже при этих скоростях плиты, словно гигант-
гигантские льдины во время ледохода, смогли «взломать*
земную кору с образованием складок, разломов и
надвигов. Это нашло отражение в рельефе — а результате
сближения плит образовались горные хребты.
На физической карте Урал похож на огромный *шов»
между Европой и Азией. Может быть, это не совсем удач-
удачное сравнение, т.к. их никто не сшивал, но всё же здесь
можно найти сходство. Если потрогать шовное соединение
двух кусков ткани, окажется, что оно толще, чем обычная
материя. Так и земная кора под Уральскими горами толще
на несколько десятков километров, чем в Восточной Европе
и Западной Сибири. «Швов» в земной коре достаточно —
это высочайшие горы, такие, как Гималаи, Гиндукуш и т.д.
сведения о прошлом можно почерпнуть из камен-
каменной летописи Земли. Благодаря глубоководному
бурению со специально оборудованных судов полу-
получены данные о составе и возрасте горных пород,
слагающих дно океанов, органических остатках,
заключённых в них, и условиях образования.
Триасовый период, продолжавшийся около
35 млн лет, может быть назван временем крупней-
крупнейших расколов земной коры. Суперконтинент
Пангея разделился на две части, которые его
некогда образовали, — Гондвану и Лавразию. В
начале триаса продолжали воздыматься горы
Аппалачи в Северной Америке, поднялись горы в
Восточной Австралии, на юге Африки и обширных
пространствах юга Сибири и в Монголии. Распад
Пангеи не ограничился делением её на Гондвану и
Лавразию. Эти континентальные обломки, имею-
имеющие огромные размеры, стали раскалываться
далее на отдельные блоки. Вдоль разломов между
расходящимися континентальными «льдинами»
земной коры в Южном полушарии образовались
протяжённые глубокие впадины — «полыньи». В
будущем им предстоит стать океанами.
По разломам, рассекавшим материки, в огром-
огромных количествах изливались базальтовые лавы.
Сегодня их застывшие покровы известны под
названием траппов (от швед, trapp — «лестница»),
т.к. на местности они действительно образуют
серию гигантских ступеней. В Средней Сибири и
на полуострове Индостан они занимают многие
тысячи квадратных километров, а мощности
трапповых покровов превышают местами 2,5 км.
В течение триаса прекратил своё существование
океан Палеотетис. Китайский континент наконец-
то окончательно присоединился к Евразии. В
пространстве, возникшем между Лавразией и
Гондваной, появился новый океан — Тетис. На
западе он сильно суживался, на востоке —
расширялся до 2500 км, а глубина его превышала
527
Энциклопедия для детей
Г М Моря и
I J океаны
| Области
древней суши
| Области
современной суши
I Срединно-
I океанические хребты
Контуры древних
континентов и
микроконтинентов
I Системы
I островных дуг
| Активные
I континентальные окраины
| Границы
I тропического пояса
| Границы
I субтропического пояса
| Границы
I умеренного пояса
Положение континентов и срединно-океанических хребтов
в позднем триасе.
5000 м. В его пределах находились две ветви
срединно-океанических хребтов. Северная ветвь
охватывала Альпы, Карпаты, Балканы, Малый
Кавказ и Эльбрус, а южная — Аппенины,
Динариды, Анатолию, Южный Иран. В океане
Тетис располагалось несколько микроконтинен-
микроконтинентов. Наиболее крупными из них были Итальян-
Итальянский, Родопский, Иранский.
Настала пора рассказать о парадоксальной
ситуации, которая сложилась в пределах северного
материка-гиганта — Лавразии. Он тоже начал
раскалываться, по нему с севера на юг прошла
гигантская трещина, которая разделила будущие
материки — Северную Америку и Евразию. В то
же время внутри континентов ещё продолжались
взаимные перемещения отдельных жёстких мас-
массивов земной коры, которые начались задолго до
раскола. Они поначалу привели к зарождению
Северного океана, часть которого должна была
располагаться к востоку от Урала, в Западной
Сибири. Однако неумолимый ход последовавших
событий заставил сближаться жёсткие основания
Европейского субконтинента и Средней Сибири, и
это помешало возникновению нового океана.
НА МИРОВОЙ АРЕНЕ
ПОЯВЛЯЮТСЯ
ДИНОЗАВРЫ И
АММОНИТЫ
В триасе сильно изменился органический мир пла-
планеты. На смену вымершим в конце перми формам
пришли совершенно другие. Растительный мир
пополнился новыми видами хвойных. С ними со-
соседствовали палеозойские папоротники, кордаиты
и каламиты, которые, правда, дожили только до
середины триаса.
Среди позвоночных животных стали преобл-
преобладать рептилии, а количество земноводных сокра-
сократилось, т.к. в триасе на планете стало значительно
суше. Самое знаменательное событие наступило в
середине триасового периода. Появились знамени-
знаменитые динозавры, хищные представители которых
наводили ужас на всех, а растительноядные
гиганты поражали своими размерами. На их фоне
появление млекопитающих животных прошло
незаметно. А ведь именно им, этим мелким,
малозаметным существам, находившимся тогда на
задворках животного мира, в будущем предстояло
стать властелинами планеты.
В морях достигли расцвета головоногие мол-
моллюски — аммониты. Появились шестилучевые
кораллы, возникли новые виды двустворчатых и
брюхоногих моллюсков. Много было плавающих
пресмыкающихся, и среди них ихтиозавры и
плезиозавры.
Климат в триасе был довольно своеобразным —
очень сухим и тёплым. Материки покрывали
пустыни, саванны (тропические лесостепи) и леса
с засухоустойчивыми деревьями.
528
История, испытания и изменения облика планеты
Из-за высокой засушливости
многие рептилии вынуждены бы-
были проводить значительную часть
времени в неглубоких озёрах,
реках и опреснённых заливах.
Одни из них стали типично мор-
морскими животными, например их-
ихтиозавры и плезиозавры. Другие
приспособились к обитанию на
суше и приобрели своеобразный
толстый роговой панцирь, пре-
предохраняющий их от испарения и
перегревания.
Юрский период можно считать
периодом расцвета динозавров,
которым привольно жилось на
заболоченных равнинах и по бе-
берегам неглубоких морей и озёр.
Материки омывались огром-
огромным Тихим океаном, размеры
которого намного превышали современные. Евра-
Евразия отделилась от Северной Америки узким
океанским бассейном — прообразом Северного
Ледовитого и Атлантического океанов. Образовав-
Образовавшийся Индийский океан соединялся с океаном
Тетис.
Б конце юры произошло одно из крупнейших
наступлений моря на сушу. Значительные про-
пространства на континентах заливаются водой и
превращаются в мелководные моря. Максималь-
Максимальная глубина шельфовых морей составляла 800—
1000 м, а океанских бассейнов — несколько тысяч
метров. Глубоководные области чередовались в
Микровенатор.
океане с приподнятыми участками дна и остров-
островными дугами. Приморские низменности соседство-
соседствовали с возвышенностями и горными массивами.
Внутри континентов текли многочисленные и
полноводные реки. Равнины, низменности и
невысокие горы покрывали густые леса из хвой-
хвойных деревьев, под пологом которых располагались
папоротники и хвощевые. Наиболее разнообразна
была тропическая растительность.
В конце юры стало значительно суше, и облик
растительного покрова на планете сильно менялся.
Леса отступили к побережьям, в глубине континен-
континентов они редели и переходили в саванны и степи.
Зауролоф — один из утконосых динозавров.
529
Энциклопедия для детва
СТОЛКНОВЕНИЕ С ЗЕМЛЁЙ
в 1968 г. жителей Земли охватила паника. К Земле при-
приближалась малая планета Икар. Любители сенсаций
предвещали гибель всему живому на Земле и не жалели
красок для изображения трагических последствий. По
оценке специалистов, падение на Землю космического
пришельца диаметром всего 1 км эквивалентно взрыву
более 25 тыс. водородных бомб. Астероид Икар достигал в
поперечнике 1,5 км. Значит, было отчего бить тревогу.
Однако вскоре выяснилось, что малая планета пройдёт на
безопасном от Земли расстоянии — около 7 млн км. Плане-
Планета Икар появляется вблизи Земли через каждые 19 лет.
Мало вероятно ожидать резких, внезапных и очень
сильных изменений в траектории движения хорошо
изученных малых планет. Орбиты большинства из них
находятся между орбитами Mapca и Юпитера и образуют
так называемый пояс астероидов. Влияние Марса на тра-
траекторию движения малых планет ничтожно, зато мощное
гравитационное поле Юпитера постепенно деформирует их
орбиты. С каждым приближением к планете-гиганту иска-
искажения наращиваются, но в какой-то момент астероид попа-
попадает в сферу притяжения Земли и готов с ней столкнуться,
как и было в случае с Икаром в 1968 г. Но настоящее
столкновение — событие чрезвычайно редкое и происходит
один раз в несколько миллионов лет. Подсчёты ирланд-
ирландского астронома и геолога А. Эпика показали: существует
50%-ная вероятность того, что в течение будущих 83 млн
лет шесть астероидов из семейства Аполлона, наиболее
близких к Земле, могут столкнуться с ней.
Опасность представляют не эти астероиды, траекторию
которых можно рассчитать заранее, а неизвестные нам, не
поддающиеся ещё изучению современными средствами
астероиды и метеориты, блуждающие в бесконечной
Вселенной. Такие тела появляются в поле зрения наблю-
наблюдателей тогда, когда они приближаются к нашей планете и
становятся реальной опасностью. Мелкие тела обнаружи-
обнаруживают себя в виде болидов, когда врываются в атмосфер/
Земли, более крупные становятся заметными значительно
раньше, когда отражаемый ими солнечный свет или
радиоволны становятся доступными для наблюдения.
Столкновение этих тел с Землёй грозит всемирной катаст-
катастрофой, поэтому необходимо разработать защитные меры.
Существуют три возможных варианта защитных мер.
Один заключается в изменении траектории движущегося
тела для того, чтобы предотвратить его столкновение с
Землёй. Второй вариант предусматривает разрушение
этого тела на подступах к земной атмосфере. Как в одном,
так и в другом случае реализация защитных мер предусмат-
предусматривает использование мощных зарядов взрывчатого
вещества. Метод разрушения космических тел на подступах
к Земле крайне нежелателен, т.к. приведёт к образованию
большого числа неуправляемых обломков, часть из которых
рано или поздно всё-таки упадёт на Землю. Но главное
заключается в том, что мелкие обломки разрушенного ас-
астероида существенно повысят отражательную способность
атмосферы, нарушат её прозрачность. Это приведёт к
сильному похолоданию, а возможно, и к новому
оледенению на Земле, но в отличие от прошлых это
оледенение будет вызвано искусственным путём.
Значит, остаётся применить третью защитную меру —
попытаться отклонить движущийся к нашей планете
астероид, а может быть, скорректировать на время орбиту
земного шара. Однако такая мера может спровоцировать
необратимые процессы как в глубинном развитии Земли,
так и в эволюции органического мира. Это чревато тем, что
на смену одной катастрофе — космической — придёт
другая — рукотворная. В результате миссия спасения
земной цивилизации не будет выполнена.
Осуществить описанные меры, которые могли бы
предупредить космическую опасность, станет возможным
только в далёком будущем. Уровень развития современной
техники не позволяет этого сделать. Да и само столкнове-
столкновение, вероятно, тоже в далёком будущем.
530
Падение метеорита, которое, по мнению
многих учёных, привело к гибели динозавров.
Широкое распространение в этот период полу-
получили гигантские рептилии. Среди них были
наземные, водные и летающие животные, расти- i
тельноядные и хищники. Многие из юрских
динозавров обладали гигантскими размерами.
Среди растительноядных можно было встретить
экземпляры длиной 20—25 м и весом более 30 т.
Многие гиганты вели своеобразный образ жизни.
Значительную часть времени они проводили в воде
и быстро передвигаться по суше не могли. Одни
имели удлинённую шею, другие обладали далеко
отодвинутыми глазами и длинными носовыми
ходами. Это давало им возможность полностью
погружаться в воду, спасаясь от врагов или в
поисках пищи. Третьи имели укороченные перед-
передние конечности, снабжённые перепонками, и
длинный уплощённый хвост. Они были хорошими
пловцами.
В отличие от водоплавающих динозавры, живу-
живущие на суше, обладали небольшими размерами и
в основном передвигались на двух ногах. Они
предпочитали увлажнённые места с обильной
растительностью.
Распространиться по планете динозаврам меша-
мешали болота, густые леса, широкие реки, крупные
озёра. Они обитали в основном в засушливых
редколесьях, напоминавших современные саван-
саванны. В поздней юре усиление засушливости клима-
климата вызвало расширение ареалов обитания дино-
динозавров. ,.r,,,i,,...i:,,_;vl., t. . ,.. ....«,..,,,
История, испытания и изменения облика планеты
Некоторые рептилии приспособились к оби-
обитанию в воздухе. Летающие ящеры разных
размеров — рамфоринхи, птеродактили и птера-
птеранодоны — быстро освоили воздушный океан. Тогда
же появились и первые птицы — археоптериксы и
археорнисы, которые по размерам вначале не
превосходили современных голубей.
Разнообразием отличалась и морская фауна
беспозвоночных: аммониты и белемниты, дву-
двустворчатые и брюхоногие моллюски, брахиоподы
и морские ежи, фораминиферы и кораллы. В
поздней юре возникли и сохранились до настояще-
настоящего времени крупнейшие коралловые рифы.
Тепло было на планете в юрском периоде.
Среднегодовая температура в экваториальном' и
тропическом поясах составляла 22—26° С, а в
субтропических была на несколько градусов ниже.
МАТЕРИКИ
ПРОДОЛЖАЮТ
«РАЗБЕГАТЬСЯ»
Меловой период — время оформления современ-
современных океанов и материков. Появляются цветковые
растения. Кроме того, этот период знаменит ги-
гибелью динозавров и многих беспозвоночных жи-
животных.
Возникли горы на юге и востоке Евразии.
Складчатые пояса располагались на огромной
территории, охватывающей Верхоянье, Чукотку,
Камчатку, Дальний Восток и восточные области
Китая. Складкообразовательные движения, сопро-
сопровождавшиеся внедрением гранитных интрузий,
происходили в Кордильерах Северной Америки, на
юге Европы, в Андах Южной Америки и Антарк-
Антарктиде.
Движение континентов продолжалось. Север-
Северная Америка отдалялась от Африки и Евразии.
При этом формировались новые моря и открывался
Атлантический океан. Возникли Бискайский
залив и Гренландское море. Стал расширяться
Индийский океан, в результате чего Индостан и
Мадагаскар отделились от Африки. С этого
времени начался дрейф Индостана в северном
направлении. Индостан — ныне один из круп-
крупнейших полуостров Евразии — прошёл путь в
тысячи километров от Африки, пока не столкнулся
с Азией. В результате образовались знаменитые
Гималайские горы, но это произошло позднее.
Если в начале мелового периода моря отступили
с континентов, то уже в середине раннего мела они
наступили вновь. В конце мелового времени
многие континенты оказались залиты водой. Море
занимало примерно 40% площади современной
Евразии, 35—40% — Северной Америки, около
20—25% — Африки и Австралии и около 15% —
Южной Америки.
В середине мелового периода широко рассели-
расселились покрытосеменные (цветковые) растения, ко-
которые очень быстро заняли главенствующее поло-
положение в растительном мире. Деревья в лесах,
I Моря и
I океаны
I Области
I древней суши
I Области
I современной суши
I Срединно-
I океанические хребты
1 Контуры древних
континентов и
микроконтинентов
I Системы
I островных дуг
I Активные
континентальные окраины
I Зоны столкновения
континентальных окраин
с островными дугами
I Границы
I тропического пояса
| Границы
I субтропического пояса
I Границы
I умеренного пояса
Положение континентов и срединно-океанических хребтов
в позднемеловую эпоху. С этого времени континенты
постепенно приобретают современные контуры.
531
Энциклопедия для детей
произраставших в высоких широтах,
обладали годичными кольцами нарас-
нарастания. Это свидетельствует о том, что
на этих территориях возникли условия про-
прохладного климата.
Особенно пышными были леса тропиков. Они
напоминали современные экваториальные леса.
Ведущее положение в животном мире заняли
птиценогие динозавры — игуанодонты и утко-
носые динозавры, хорошо приспособленные к
обитанию и в лесу, и в воде. Они скрывались в
озёрах, заводях и на заболоченных берегах морей
от хищных динозавров — тарбозавров и тирано-
тиранозавров. Сухопутные рептилии могли защищаться
от хищников, они обладали тяжёлыми панцирями
с шипами, роговыми воротниками, колючими
гребнями или имели толстую шкуру, покрытую
мелкими роговыми пластинками.
Экваториальные и тропические моря были
тёплыми. Среднегодовая температура их вод
превышала 22° С. Экваториальный пояс охватывал
север Южно-Американского континента, цент-
центральные части Африканского континента, юг
Аравии, Индию и Индокитай. По обе стороны от
этого пояса находились области с тропическим
засушливым климатом, в которых основными
ландшафтами являлись пустыни, полупустыни и
саванны. На северных окраинах Северо-Американ-
Северо-Американского и Евразиатского материков, на юге Африки,
Австралии, Южной Америки и в Антарктиде было
холоднее, но далеко не так холодно, как в наше
время. Среднегодовая температура составляла
12—15° С.
На границе мелового и палеогенового времени
вымерли гиганты животного мира — динозавры.
Этот трагический рубеж не смогли перешагнуть
также многие морские беспозвоночные животные.
Не одно поколение учёных пыталось выяснить
истинную причину столь стремительной гибели
этих удивительных созданий. Были высказаны
самые разные предположения и остроумные гипо-
гипотезы. Однако до сих пор причины этой древней
катастрофы точно не установлены. Тем не менее
большинство учёных склоняются к мысли, что
виной столь значительных изменений в органиче-
органическом мире Земли могло стать падение крупного
космического тела.
КАЙНОЗОЙ.
ВСЁ БЛИЖЕ И БЛИЖЕ
К ДНЮ
СЕГОДНЯШНЕМУ
В следующую за мезозоем кайнозойскую эру
произошли весьма знаменательные события.
Материки начинают приобретать современ-
современные очертания. В палеогене, первом периоде
кайнозоя, продолжалась активная тектоническая
жизнь. Всё выше поднимались горы в районе
Тихоокеанского пояса — Анды, Аляска, Антаркти-
Антарктида, хотя они были значительно ниже, чем сегодня.
Продолжался раскол Гондваны и Лавразии. Юж-
Южная Америка всё дальше отдалялась от Африки, а
мэжду Северной Америкой и Европой пролегла
довольно узкая впадина, которой ещё предстояло
превратиться в Атлантический океан. В конце
палеогена в Южном полушарии произошли новые
расколы земной коры и образовались Индостан,
Австралия и Антарктида. Индостанская континен-
континентальная глыба литосферы за 40 млн лет прошла
расстояние свыше 8 тыс. км и в конце концов
соприкоснулась с Азией. Австралия отделилась от
Антарктиды и стала перемещаться в северо-
северовосточном направлении, вращаясь при этом вокруг
своей оси против часовой стрелки. Северная
Америка удалялась от Евразии, а Южная Америка
от Африки со скоростью 2—6 см в год. Поэтому к
началу неогена ширина Атлантики составляла
1000—2500 км.
НАКАНУНЕ
ВЕЛИКИХ
ОЛЕДЕНЕНИЙ
По-настоящему высоких гор в палеогене не было,
поэтому воздушные течения, не встречая препятст-
препятствий на своём пути, переносили тепло и влагу из
тропиков в высокие широты. Климат на обширных
пространствах Земли был достаточно тёплым. Да-
Даже за полярным кругом температура была такая
же, как сегодня в субтропиках. Здесь росли ши-
широколиственные леса и пальмовые рощи.
Однако в конце палеогена наступило похоло-
похолодание. В тропиках температура понизилась на
5—8° С, а в высоких широтах близ полюсов даже
на 10—15° С. Особенно сильное снижение темпе-
температуры — почти до 5° С — произошло в
532
История, испытания и изменения облика планеты
Эмболотерий.
Мелкие жвачные лофиомериксы.
Антарктиде, что привело к появлению первых
горных ледников. Они постепенно росли, и в конце
концов уже в середине следующего за палеогеном
неогенового периода вся Антарктида оказалась
покрытой мощным ледниковым панцирем.
Распределение влаги становилось всё более
неравномерным. В умеренных широтах обоих
полушарий стало сухо. В Центральной и Южной
Европе, Северной Африке, на Ближнем и Среднем
Востоке, в Казахстане и Средней и Центральной
Азии, на юге США и в Мексике господствовали
пустыни и сухие степи. В то же время на экваторе
и в тропиках выпадало много осадков.
Земля, покинутая динозаврами, быстро заселя-
заселялась млекопитающими. В начале палеогена они
были ещё небольших размеров, обитали преиму-
преимущественно в лесах и болотах. Позднее появились
довольно крупные животные: гигантские носоро-
носороги, хищники — креодонты и предки лошадей. Они
обитали в саваннах, лесах и на болотах. Довольно
своеобразной была морская фауна беспозвоноч-
беспозвоночных. Господствующее положение быстро заняли
крупные теплолюбивые фораминиферы, шести лу-
лучевые кораллы, морские ежи, брахиоподы, брюхо-
брюхоногие и двустворчатые моллюски и среди послед-
последних крупные устрицы, морские гребешки и мидии.
ГОРЫ РАСТУТ.
ИСЧЕЗАЕТ ОКЕАН ТЕТИС
Неогеновый период, длившийся сравнительно не-
недолго — 22 млн лет, был наиболее важным вре-
временем в геологической истории, т.к. это время
развития млекопитающих и появления человека.
Формируются современный облик ландшафтов и
органический мир. В результате грандиозных горо-
533
Энциклопедия для детей
БЫЛ УРАЛ,
НЕ СТАЛО УРАЛА...
И ВНОВЬ ПОЯВИЛСЯ
Гак многие учёные-геологи представляют развитие
горного рельефа не месте современного Урала. Ураль-
Уральские горы не всегда были такими, какими мы их привыкли
видеть. Они возникли и сформировались в очень далёком
прошлом — в раннем мезозое. В то время это была
высокогорная страна, такая, как Памир, с вершинами
высотой 5—/ км. Но потом горы перестали расти. Они не
росли в течение 200 млн лет. При этом разрушительное
действие внешних сил, связанных с работой солнца, воды,
ветра, перепадами температуры, не ослабевало в отличие
от тектонических сил. Если бы, например. Кавказские
горы перестали расти и нем удалось посмотреть на них
через несколько десятков миллионов лет, то мы увидели
бы равнину или холмы, но никак не островершинные
громады. Так и древним Уральским горам вполне хватило
200 млн лет для того, чтобы исчезнуть.
А те горы, которые мы видим на границах Европы и
Азии, — результат более поздних восходящих движений
земной коры, начавшихся 30—40 млн лет назад. Доказа-
Доказательства же существования на месте Урала равнины или
холмов — это плоские вершины некоторых гор
современного Уральского хребта, которые являются не
чем иным, как остатками древнего выровненного рельефа.
образовательных движений земной коры возникли
и приобрели современные черты величайшие гор-
горные системы Алышйско-Гималайского пояса, в
состав которого- входят Альпы и Апеннины, Кар-
Карпаты и Крым, Кавказ и горные хребты Турции,
Греции и Ирана, Копетдаг и Гиндукуш, горные
образования Афганистана и Пакистана и, наконец,
знаменитые Гималаи. Но кроме них возникли за-
западные цепи Кордильер и Анды. Часто извергались
многочисленные вулканы на активных континен-
континентальных окраинах, особенно в пределах так назы-
называемого Тихоокеанского «огненного кольца».
В неогене исчез огромный океан Тетис, сущест-
существовавший не один десяток миллионов лет, от него
сегодня осталось только одно Средиземное море.
Вместо океанских просторов возникли горные
сооружения, ныне расположенные на берегах
Средиземного моря. Но они — не что иное, как
древнее дно океанов. Горы Атлас, Пиренеи, Альпы,
Карпаты, Крым, Кавказ, Эльбрус, Тавр, Загрос
родились из пучин океана Тетис после столк-
столкновения Африканской литосферной плиты с Евра-
зиатской. Надо отметить, что движения этих
огромнейших плит сегодня далеки от завершения.
Продолжаются столкновения и, как отголоски
534
этого процесса, крупнейшие разрушительные зем-
землетрясения.
На западе Северной Америки глубинный разлом
отделил от материка полуостров Калифорнию.
Образовался Калифорнийский залив. Движения
вдоль этого разлома продолжаются и сегодня, а
разрушительные землетрясения на западе США
являются тому свидетельством.
В начале неогена глубинные разломы отделили
Аравию от Африки. В результате Аравия начала
передвигаться на север. В образовавшуюся «щель»
проникли океанические воды, и таким образом
возникли Красное море, Суэцкий и Аденский
заливы, ныне отделяющие Аравийский полуостров
от Африки. Весьма вероятно, что в будущем через
несколько десятков миллионов лет между Аравией
и Африкой возникнет новый океан.
БЛУЖДАЮЩИЕ
И ПЕРЕСЫХАЮЩИЕ
МОРЯ
Около 5 млн лет назад чуть было не произошла
всемирная катастрофа. Часть исчезающего океана
Тетис превратилась в Средиземное море. При этом
закрылся некогда довольно широкий Гибралтар-
Гибралтарский пролив, прекратилось поступление вод из
Мирового океана, и вода начала усиленно испа-
испаряться. Море стало постепенно усыхать. Ежегодно
оно теряло около 3 тыс. км8 воды. Уровень сильно
понизился, обнажились огромные площади дна. В
оставшихся полуизолированных бассейнах, нахо-
находившихся в самых глубоких местах, вода была
настолько солёной, что из неё осаждались мощные
толщи солей. В конце концов уровень Средизем-
Средиземного моря оказался на несколько сот метров ниже
уровня Мирового океана. Естественно, что практи-
практически все водные организмы не смогли пережить
настолько резкое повышение солёности и погибли.
И вот наступило время, когда узкая перемычка в
виде Гибралтарского хребта, соединявшая Европу
с Африкой, рухнула, и воды Атлантики хлынули
в чашу Средиземного моря и довольно быстро
заполнили её. Из-за большого перепада высот меж-
между уровнем воды в Атлантике и уровнем Среди-
Средиземного моря напор воды был велик. Это был
грандиознейший водопад с огромной пропускной
способностью.
Во второй половине неогена неоднократно
менялись очертания и размеры Чёрного и Каспий-
Каспийского морей. Между ними возникали проливы то
через Предкавказье, то через Рионскую и Курин-
скую низменности. От окончательного высыхания
Чёрное море спасло возникновение в четвертичном
периоде проливов Босфор и Дарданеллы.
В это время бурно изменялся органический мир.
Появились современные представители флоры и
фауны. Возникли ранее неизвестные природные
зоны: тайга, лесостепь, степь, лесотундра и тундра.
На рубеже неогена и четвертичного периода
началось «великое остепнение» равнин.
В середине неогена в Евразии, Северной
История, испытания и изменения облике планеты
Америке и Африке появились страусы, лошади,
носороги, хоботные, антилопы, верблюды, олени,
жирафы, бегемоты, грызуны, черепахи, человеко-
человекообразные обезьяны, гиены, саблезубые тигры. Они
обитали в основном на открытых лесостепных
пространствах.
В течение неогена продолжалось похолодание.
Наиболее сильно оно отразилось на климате
полярных и умеренных широт. Увеличилось
покровное оледенение Антарктиды, появились
ледники в Северном полушарии. В конце неогена
Северный океан стал Ледовитым: он оказался
покрытым ледниковым панцирем. Впервые лёд в
акватории Северного океана возник около 4,5 млн
лет назад, а около 2 млн лет назад ледниковыми
покровами были заняты Исландия и многие
приполярные острова.
Наступивший после неогена около 1 млн лет
назад четвертичный период привлекает внимание
двумя событиями. Одно из них (пожалуй, самое
знаменательное) — становление человека и второе
(не менее важное в развитии природных усло-
условий) — периодическое изменение климата, сопро-
сопровождавшееся то существенным расширением по-
покровного оледенения, то наступлением межлед-
никовья. Роль человека и его прямое и косвенное
воздействие на природные процессы позволяют
считать четвертичный период временем господства
человека (недаром его иногда называют антро-
антропогенным периодом).
Геологическая история нашей планеты не
остановилась. Она продолжается. И мы являемся
свидетелями и участниками многих грандиозных
событий. Внезапные катастрофические события,
такие, как извержения вулканов, землетрясения
или падение крупных метеоритов, заметны и
ощутимы. Другие события протекают очень мед-
медленно и мало заметны даже многим поколениям
людей. Изучая их, можно прогнозировать на-
направление развития нашей планеты в будущем, что
вполне научно обоснованно.
Халикотерий — уникальное жвачное животное
с когтями на передних лапах,
которыми он цеплялся за кору деревьев и пригибал ветви,
питаясь листьями и молодыми побегами.
■к-
ИЗУЧАЯ ПРОШЛОЕ
ПЛАНЕТЫ
ПАЛЕОНТОЛОГИЯ
Едва осознав свою принадлежность к живой
природе, любой ребёнок задаётся множеством
вопросов о своём месте в ней. Один из первых
вопросов таков: «А кто ещё жил, когда меня не
было?» Что-то рассказывает ему мама, а дедушка
вспоминает о том, какие животные и растения
были во времена его детства. К сожалению, многих
из них сейчас уже не встретишь. О том, что видел
дедушкин прадедушка, можно прочитать в книгах,
написанных 200 и 1000 лет назад. А где и как
получить ответ на вопрос, каким был живой мир в
древнейшие доисторические времена, мир, кото-
которого не видел человек. Вот этими проблемами
занимается наука палеонтология. Она изучает
жизнь, существовавшую, когда ещё не было самого
первого нашего прадедушки, который мог бы её
изучать.
Название науки состоит из трёх греческих слов:
«палеос» — «древний», «он» — «существо»
(«онтос» — родительный падеж) и «логос» —
«слово», «учение». Палеонтология в буквальном
переводе — «наука о древних существах». Но слово
«он» — «существо» — несёт и ещё один смысл: суть
вещей. И палеонтология действительно изучает не
только то, что жило, но и суть древней жизни, пути
её развития.
До конца XVIII в. господствовало убеждение,
что созданная Богом жизнь всегда была неиз-
неизменной. Объясняя происхождение встречавшихся
в горных породах окаменелостей, похожих на
остатки живых существ, некоторые следовали
Аристотелю, считавшему их свидетельством само-
самозарождения жизни из сырого и тёплого ила под
влиянием пластической и формообразующей силы
природы. Они — это своего рода переходные формы
между живой и неживой природой. Встречаются
окаменелости в тех местах, где есть «образователь-
«образовательная» сила, ну а несомненные окаменевшие
животные и растения находят в тех местах, где
проявлялась «окаменяющая» сила природы.
Другие считали окаменелости фигурными кам-
камнями, игрой природы. Лишь немногие из учё-
учёных — древнегреческий историк Геродот (IV в. до
н.э.), великий географ античности Страбон (I в.
н.э.), а в эпоху Возрождения Леонардо да Винчи —
признавали найденные в горных породах морские
раковины остатками некогда живших организмов
и объясняли их присутствие тем, что некогда в
местах находок плескалось море.
Наш великий соотечественник М.В. Ломоносов
жестоко высмеивал распространённые в то время
фантастические объяснения происхождения ис-
ископаемых раковин игрой природы. Он доказывал,
что они являются остатками древних животных.
Однако это было слишком чистой наукой, и люди
были более склонны верить Вольтеру, который
считал, что раковины, найденные в пластах
горных пород в Альпах, принесены туда пилигри-
пилигримами, ходившими на поклонение богам в Рим, а
кости мамонтов — это останки слонов армии
Ганнибала. Накопление новых материалов по
ископаемым и курьёзы, подобные «афере Берин-
536
Изучая прошлое планеты
Вюрцбургские «ископаемые», собранные профессором Берингером в качестве доказательства божественного
происхождения окаменелостей, на самом деле были изготовлены шутниками-студентами.
Энциклопедия для детей
ДОВЕРЧИВЫЙ ПРОФЕССОР
БЕРИНГЕР
/"профессор, доктор философии и медицины, декан
I /медицинского факультета и глава госпиталя Вюрцбург-
ского францисканского университета в Германии Иоганн
Бартоломео Адам Берингер любил прогулки по
окрестным холмам и по берегу реки Майн. У подножий
крутых обрывов среди обломков известняков он находил
удивительные камни. На них были вырезаны изображения
рыб, птиц, улиток, звёзд, комет и даже письмена. С
каждой прогулки Берингер приносил несколько чудесных
камней, на каждом из которых был изображён целый
мир. Профессор не сомневался-в древности зтих изо-
изображений. Земная твердь была сотворена до того, как
Бог создал человека, рассуждал Берингер. Значит, это
творения Бога. Удивительные находки — безусловно чер-
черновики, заготовки, в которые Творец не вдохнул жизнь. В
руках Бартоломео — планы Творца.
Нужно рассказать об открытии студентам, это укрепит
их веру и поднимет авторитет профессора, и он водит их
по сокровенным местам своих находок. Ищите,
нерадивые дети мои. И студенты находят новые
удивительные, камни и приносят своему профессору. Соб-
Собралась уже порядочная коллекция — около 2 тыс.
великолепных образцов. Теперь — за книгу. Художник
гравирует изображения, Берингер пишет текст. И вот в
1726 г. книга, которой предназначалось восславить Творца
и прославить автора, отпечатана в Вюрцбургской типогра-
типографии, переплетена, и несколько экземпляров а спешном
порядке разосланы в другие университеты Европы.
Счастливый автор снова идёт по своим любимым местам и
находит ещё один, оказавшийся последним, камень. На
нём no-латыни написано — * Берингер дурак». Либо, по
его теории, — это одна из задумок Творца,
осуществившаяся, либо... О! Эти студенты... Значит, все
найденные ранее камни — их проделки... Скандал, скан-
скандал! Оставшийся тираж книги сожжён, коллеги по
университету отводят глаза. Школяры выгнаны.
Через 230 лет второе издание книги доверчивого Бе-
рингера вышло в калифорнийском издательстве под
эгидой университетов Беркли и Лос-Анджелеса (США), в
английском переводе с одного из редчайших
сохранившихся экземпляров.
Весёлые вюрцбургскне студенты всё-таки прославили
своего профессора. Его книга с якобы древними изо-
изображениями сослужила добрую службу науке
палеонтологии. Этот курьёзный случай был, несомненно,
широко известен учёным того времени. И уже никто не
рисковал, боясь подвоха, высказываться об окамене-
лостях как о проявлении творческой силы.
БЕРЕГИСЬ
ПОДДЕЛОК
вы уже знаете о бедном профессоре Берингере,
ставшем невинной жертвой студенческой шутки и
недоброжелательства коллег. Но есть в палеонтологии
примеры, когда множество людей, в том числе и учёные,
и даже весь научный мир, были введены в заблуждение
подделками ископаемых. Классика подделок — впилтдаун-
ский человек» (по названию города Пилтдауна), переход-
переходное звено от обезьяны к человеку. В 1911—1913 гг. в
отложениях древнего речного русла были найдены облом-
обломки черепа и челюсть человекообразного существа.
Челюсть — как у обезьяны, но коренные зубы типично
человеческие — это очень просто определяется по
расположению бугорков на жевательной поверхности. Об-
гера», проложили путь к научному пониманию
окаменелостей, возникновению науки палеонтоло-
палеонтологии, на рубеже XVIII и XIX вв. называвшейся
по-гречески «ориктогнозией» («знание об ока-
менелостях»).
«Отцом» палеонтологии стал великий француз-
французский учёный Жорж Кювье A769—1832). Живя в
Нормандии, он изучал ныне живущих морских
моллюсков и сравнивал их с ископаемыми,
встречавшимися в береговых обрывах. Став про-
профессором Музея естественной истории при Коро-
Королевском ботаническом саде в Париже, он при-
приступил к изучению огромных коллекций костей
позвоночных животных, которые были собраны
при разработке гипсов на знаменитом холме
Монмартр в Париже.
Сейчас даже трудно представить, как он смог
разобраться в этих грудах отдельных костей, найти
для каждой кости и каждого её сочленения
соответствующие части в других костях, как из
детских кубиков складывал он невиданных ранее
зверей. И когда в каменоломне нашли целый
скелет, то он до деталей совпал с воссозданным
Кювье животным. Восторгу современников не
было предела. Так Кювье открыл один из
важнейших биологических законов — закон со-
соотношения органов. Он говорил: «Каждое существо
может быть воссоздано по всякому обломку
каждой из его частей». У животного с зубами
хищника не может быть рогов и копыт, а
травоядное не может иметь когтей. Ископаемые из
игры природы превратились в объект точного
научного знания, обладающего способностью пред-
предсказывать будущее.
Ископаемые растения изучаются палеоботани-
палеоботаникой. После своей гибели растения, как правило,
распадаются на многие части: корни, стволы,
листья, цветы, плоды, которые захораниваются в
породах отдельно. И сохраняться они могут
по-разному — это и отпечатки, и слепки, и пласты
угля, образованные отмершими растениями, и
окаменевшие стволы и ветви, древесина которых
замещена различными минералами. Нужны боль-
большие знания, опыт и искусство, чтобы по разрознен-
разрозненным остаткам восстановить облик некогда сущест-
существовавших растений.
Как сейчас, так и в далёком прошлом растения
при своём цветении и размножении выбрасывали
мириады микроскопических спор и пыльцевых
зёрен, которые захоранивались в иле на дне морей,
озёр, рек. Ископаемые споры и пыльцу находят и
изучают палинологи (от греч. «палине» — «тонкая
пыль»).
Палеонтология — это изучение жизни и тех
организмов, от которых не сохранилось ни телес-
телесных остатков, ни раковин, ни отпечатков. Однако
оставленные ими на Земле следы жизнедеятель-
жизнедеятельности могут очень многое рассказать не только об
их строении, но и о поведении, взаимоотношениях
с соседями и средой обитания. Этот раздел
палеонтологии называется палеоихнологией (от
греч. «ихнос» — «след»).
538
Изучая прошлое планеты
Не менее увлекательно изучение химического
состава остатков прошлой жизни — скелетов
раковин, оболочек животных и растений —
химическими, геохимическими, биохимическими
методами. Пограничные с другими науками отрас-
отрасли палеонтологии получили названия палеобиохи-
мия, палеобиогеохимия, молекулярная палеонто-
палеонтология.
Как образуются скопления остатков орга-
организмов, какие процессы и закономерности дей-
действуют при переходе живого из биосферы в
литосферу? Эти вопросы изучает особая научная
дисциплина — тафономия (от греч. «тафос» —
«могила», «номос» — «закон»), основополож-
основоположником которой является выдающийся русский
палеонтолог и писатель Иван Антонович Ефре-
Ефремов A907—1972).
Долгое время считали, что в докембрии, в
породах древнее 600 млн лет, когда организмы не
имели твёрдых скелетов, палеонтологам изучать
нечего. В этих отложениях находили лишь
строматолиты (от греч. «строма» — «покров»,
«литое» — «камень») — слоистые известковые
постройки (следы жизнедеятельности мельчайших
примитивных микроорганизмов — бактерий и
синезелёных водорослей). Такие постройки иногда
занимали значительную площадь и имели боль-
большую высоту, становясь похожими на рифы.
Несмотря на то что форма построек никак не
отражала строение образовавших их организмов,
учёные смогли использовать их для определения
возраста и расчленения отложений. Так впервые
был применён палеонтологический метод для
изучения самых древних отложений Земли начи-
начиная с 3,5 млрд лет.
Сенсационные открытия были сделаны в Эдиа-
карской пустыне в Австралии, а несколько
позже — на Зимнем берегу Белого моря в России.
И здесь, и там в отложениях возрастом чуть
меньше 1 млрд лет были обнаружены богатейшие
скопления отпечатков разнообразных организмов,
размеры которых достигали полуметра. Некоторые
из них имеют круглую форму и напоминают
отпечатки медуз, которые море выбрасывает на
песчаные лляжи. А многие не похожи ни на каких
ныне живущих и вымерших животных. Был
открыт целый неведомый ранее мир организмов.
Период протерозоя, на протяжении которого жили
эти существа, был назван вендом.
Ещё более расширились возможности при-
применения палеонтологического метода в изучении
древнейших толщ Земли после открытия микро-
микроскопических организмов, остатками которых ока-
оказались буквально начинены тонкие слои квар-
кварцевых пород в отложениях возрастом до 2 млрд лет
и более. Вскоре учёные научились с помощью
различных химических методов выделять микро-
микроскопические остатки организмов из докембрий-
ских пород различного состава. Они уже не ждали
случайных находок, а начали планомерное изу-
изучение древнейших этапов жизни на Земле. Так уже
ломки черепных костей складывались а черепную коробку,
по объёму и форме уже не обезьянью, но ещё не челове-
человеческую. «Пилтдаунский человек» теперь известен как
Eoanfropos (от греч. «эос» — я заря», «антропос» —
«человек») и получил видовое название dawsoni — в честь
адвоката Даусона, обнаружившего его останки. Даусонов-
скнй пред человек занял положение нашего предка. И
только в 1953 г. с помощью специальных методов
исследования было научно и неоспоримо доказано, что
это подделка. Челюсть оказалась челюстью современной
обезьяны, из которой был выломан клык, а коренные
зубы искусно пришлифованы, чтобы имитировать
жевательную поверхность, свойственную зубам человека.
Эта мистификация была делом рук человека, который,
может быть, хотел прославиться или имел самые добрые
намерения: например, поскорее решить наболевшую на-
научную проблему. Кучка костей, немножко фантазии,
напильник и клей — и решена важная научная проблема.
А как, скажем, было бы хорошо обнаружить следы
пришельцев. Это стало бы доказательством того, что мы
не одни в космосе. Сколько нетерпеливых людей хотели
бы это сделать! И сколько людей ищут и находят...
Но бывает и так, что удивительные подделки изготавли-
изготавливает сама природа. В 1925 г. доктор-анатом Н.А. Григо-
Григорович нашёл в кирпичном карьере под Москвой ока-
меневший человеческий мозг, целиком состоящий из
кремня. Находку изучали самые авторитетные
специалисты в Москве, Берлине, Лейпциге, Франкфурте,
Дюссельдорфе, Бонне, Льеже, Париже. Из многих
десятков специалистов лишь четверо усомнились в том,
что это ископаемый мозг человека. Все детали, характер-
характерные для человеческого мозга, были ясно видны, включая
мозжечок и его отросток. Извилины, свойственные мозгу,
были на своих местах; объём, форма, размеры бугров и
впадин точно совпадали. Находка была сделана в
межледниковых отложениях четвертичного периода, об-
образовавшихся в то время, когда человек уже существовал.
Почему бы ей и не быть ископаемым мозгом? Медики
были согласны. Но не согласились палеонтологи. На
специальном заседании Главнауки 19 августа 1926 г. глава
Московской геологической и палеонтологической школы
академик А.П. Павлов убедительно доказал, что это — об-
образовавшееся неорганическим путём кремнёвое образо-
образование округлой формы (конкреция), которое было
выворочено древним ледником из лежащих ниже
карбоновых отложений, где подобные образования
встречаются часто. В Подмосковье часто находят
кремнёвые валуны, имеющие то же происхождение и тог
же геологический возраст (возникшие в карбоне) и они не
могут быть человеческим мозгом, ведь 300 млн лет назад
человека ещё не было. А что касается удивительной
формы конкреции, то ведь «полна чудес могучая
природа...»: «Есть многое на свете, друг Горацио, что и
не снилось нашим мудрецам». JH
Но иногда и корысть толкает людей на фальсифи- ЯИ
кацию ископаемых. Когда в начале XIX в. в Европе стали
возникать первые естественно-исторические музеи,
которым потребовались ископаемые, подделки не
замедлили появиться. Массовое производство фальшивок
наладил в 20-х гг. XIX в. ювелир Барт из города Вангена
на Боденском озере, которое находится между
Германией и Швейцарией. Он часто лепил свои подделки
из остатков разных животных. Так появилась и была описа-
описана учёными как новый организм «ископаемая» черепаха,
ширина которой была больше длины. Рыбьи кости и чешуя
запрессовывались в мягкий известняк, замазывались
гипсовой массой и окрашивались «под старину».
Несмотря на многочисленность своих подделок, ювелир
Барт не нажил богатства и умер в бедности, т.е. работал,
видимо, исключительно из любви к искусству...
I
539
Энциклопедия для детей
в наши дни родилась новая область
знаний — палеонтология докембрия.
Исследования в области палеоэко-
палеоэкологии (от греч. «ойкос» — «дом», «жилище») —
науки, изучающей взаимоотношения вымерших
организмов друг с другом и со средой их обитания,
начались ещё в первой четверти XX в., задолго до
того, как человек осознал во всей полноте
необходимость сохранения и живых организмов, и
среды их обитания. До этого он чувствовал себя
покорителем природы, который не ждёт от неё
милостей. Для человечества очень важны на-
накопленные палеоэкологией сведения о том, как в
далёком прошлом жизнь умудрялась сохранить
себя на протяжении миллиардов лет в ме-
меняющихся (иногда катастрофически) условиях.
Если сказать очень кратко, то палеонтология
изучает прошлое уникального феномена природы
и космоса — биосферы, и часто палеонтологию
называют наукой о прошлом биосферы.
ВСЁ О ПРОШЛОЙ
жизни
Не все ранее существовавшие организмы сохра-
сохранились в ископаемом состоянии в виде остатков
скелетов, раковин или отдельных твёрдых частей,
отпечатков или просто следов их пребывания на
Земле. Многие из них, не имевшие твёрдых частей,
остались навсегда неизвестными, не попали в руки
учёных, не стали объектами изучения. Летопись
жизни — палеонтологическая летопись — далеко
не полна. Тем не менее на её страницах имеется
достаточно много сведений, чтобы можно было
судить о прошлой жизни. И не только о том, что и
где было, но и о том, как развивалась жизнь,
почему и когда происходили изменения. Палеонто-
Палеонтологическая летопись постоянно пополняется. Еже-
Ежегодно учёные обнаруживают более 1 тыс. ранее
неизвестных видов ископаемых организмов, узна-
узнают новые подробности об их жизни. Бывают совер-
совершенно неожиданные находки. Ещё 20 лет назад мы
не могли даже предположить, что узнаем что-либо
о докембрийских бактериях. Трудно себе пред-
представить даже теоретически, что клетки, лишённые
каких-либо твёрдых частей, на 90% состоящие из
воды, могут сохраниться на протяжении миллиар-
миллиардов лет. Теперь они интенсивно изучаются.
Неожиданности и тайны содержат каменные
«страницы» летописи жизни, многое ещё не
открыто и не расшифровано. Но многое мы уже
знаем. Прослежены «биографии» основных групп
животных и растений от первого появления на
Земле до вымирания. Выявлены истоки проис-
происхождения ныне существующих, в том числе и
самого человека.
Учёными-палеонтологами установлены законо-
закономерности, имеющие общенаучное значение. Само
слово и понятие «эволюция» (в буквальном
переводе с латинского означает «развёртывание»)
пришло в науку именно из палеонтологии и стало
достоянием практически всех областей человече-
человеческого знания. Первоначально понятие «эволюция»
определялось как «историческое развитие организ-
организмов». Сейчас говорят об эволюции минералов и
горных пород, звёзд и галактик, общественных
систем и об эволюции взглядов. Открытый па-
палеонтологами закон необратимости эволюции на-
находит своё отражение и обоснование в качестве
общенаучной закономерности в кибернетике и
теории информации.
Таким образом, палеонтология — это не только
иллюстрация прошлой жизни, но и основа естест-
естественно-исторического миропонимания, нить по-
познания, протягивающаяся от прошлого (начиная с
вопроса: «Что было, когда нас не было?») к
будущему (к вопросам: «Кто мы?», «Откуда мы?»,
«Куда идём?»).
ХОТЬ ГОРШКОМ
НАЗОВИ...
Всё сущее имеет названия. Каждому ныне живу-
живущему или когда-либо существовавшему организму
человек дал имя, одно-единственное научное на-
название, отличающееся от названия любого другого
организма. Однако так было не всегда. Жители
даже соседних стран называли знакомые им расте-
растения и обитавших в этих странах животных по-
разному. Не только на разных языках, но и разны-
разными по смыслу словами. Известно же, что «урода»
(uroda) по-польски — «красота», а в русском языке
это слово имеет совсем противоположный смысл.
Другой известный парадокс. Когда европейцы,
впервые увидевшие в Австралии странное, ска-
скачущее на двух ногах животное, спросили у абори-
аборигена: «Кто это?», то приняли его ответ: «Кенгуру»
за название (на языке местных жителей это озна-
означало «не понимаю»). Для учёных было особенно
важно называть одно и то же существо одним и тем
же словом, т.к. они должны были понимать друг
друга. Во времена средневековья учёные наконец
нашли такой общий язык — они стали писать свои
трактаты по-латыни. Но далеко не все живые орга-
организмы были известны древним римлянам, и разно-
разнобой в названиях животных и растений, хотя и
написанных латинскими буквами, сохранялся.
Лишь в середине XVIII в. великий шведский
натуралист Карл Линней, считавший себя князем
ботаники, навёл порядок в мире научных наз-
названий, описав многие тысячи растений и живот-
животных. Он ввёл правила, которые нужно соблюдать,
чтобы не было путаницы в дальнейшем. Всякое
живое существо должно иметь название, состоящее
Приятно получить по почте память из далёкого прошлого:
письмо с динозавром, пусть хотя бы только на марке. Более двухсот
серий марок с ископаемыми животными выпущено в различных странах мира.
540
Изучая прошлое планеты
Энциклопедия для детей
из двух слов: первое — название рода,
пишется с прописной буквы (напри-
(например, Homo — «человек», Felis —
«кошка»); второе — название вида, пишется со
строчной буквы: Homo sapiens — «человек ра-
разумный» (в отличие от древнего Homo habilis —
«человек умелый») или Felis leo — «кошка лев» (в
отличие от Felis domesticus — «домашняя кошка»).
В быту мы чаще всего обходимся одним словом
и, говоря «кошка», не имеем в виду льва, а
упоминая льва, обходимся без слова «кошка». А
вот для правильного и однозначного понимания,
кто такой чеширский кот, требуется двойное
название, хотя это вряд ли был особый вид рода
Felis. Большинство учёных XVIII и XIX вв.
соблюдали весьма строгое правило, производя
название рода от написанного латинскими буквами
древнегреческого слова, а видовое определение —
от латинского слова. Весьма часто родовые наз-
названия происходили от имён богов и героев
древности: аммониты — от имени древнеегипет-
древнеегипетского бога Амона, двустворка Astarte — от имени
древнефиникийской богини плодородия, мате-
материнства и любви Астарты, другая двустворка —
Venis — была названа в честь древнеримской
богини любви и красоты Венеры. Однако уже с
середины XIX в. учёные начали отступать от этого
правила, используя для обоих названий латинские
слова. А великий чешский палеонтолог Иоахим
Барранд A799—1883), описавший более 10 тыс.
разнообразных ископаемых животных, почувство-
почувствовал нехватку латинских слов (ведь если разные
организмы называть одним и тем же словом,
можно запутаться). Поэтому не следует удивляться
появлению таких нетрадиционных названий, как
двустворка Meretrix (в переводе с греческого —
«проститутка») или брахиопода Pygope (по-грече-
(по-гречески — «задница»). Столь легкомысленные наз-
названия можно оправдать лишь весёлым нравом
Барранда. Он был первым учёным, который
перешёл на обыкновенные слова родного языка.
Например, замечательная силурийская двустворка
получила название Babinka, которого не найдёте в
латинском словаре, т.к. слово это чешское и
означает «девушка».
Самым знаменитым названием, которое присво-
присвоил Барранд открытому им новому для науки роду
и виду двустворчатых моллюсков, является,
несомненно, Nevesta prodejna, что в переводе с
чешского означает «проданная невеста». Таким
образом Барранд решил увековечить название
оперы известного композитора Антонина Двор-
Дворжака, своего соотечественника и друга.
Конечно, сейчас совсем не обязательно при-
придерживаться строгих правил, чтобы дать название
новому, ранее не известному организму и таким
образом ввести в науку новое понятие. К тому же
современные естествоиспытатели уже не владеют
классической латынью и тем более древнегрече-
древнегреческим языком.
Поэтому, согласно современному «Международ-
«Международному кодексу зоологической номенклатуры» (так
называется свод правил и рекомендаций, которых
следует придерживаться каждому зоологу при
обращении с научными названиями животных), в
качестве научного названия может быть выбрано
любое слово, даже не имеющее смысла ни на одном
языке. Допускается даже слово, в котором не менее
двух букв латинского алфавита, лишь бы оно было
благозвучным и не могло быть истолковано как
неприличное или оскорбительное. И ещё — при
первоописании, когда вводится в науку новое
название, нужно дать его объяснение. Однако как
первой, так и второй рекомендациям не всегда
следуют. Один из крупнейших современных аме-
американских палеонтологов Руссо Флауэр, описывая
новый род кораллов, дал ему название Хрущёвия,
но не объяснил, откуда происходит это слово.
Остаётся догадываться: не в честь ли советского
политического деятеля Никиты Сергеевича Хру-
Хрущёва, чьи выступления в Организации Объе-
Объединённых Наций в 1959 и 1960 гг. произвели
неизгладимое впечатление на всю Америку, на-
названы кораллы?
Вообще имена и фамилии учёных и других
известных людей часто использовались и исполь-
используются при образовании названий организмов.
Так, Жорж Кювье, давая жабе научное название
Buffo, несомненно имел в виду известного фран-
французского натуралиста Жоржа Бюффона. В этом
случае, как и в большинстве других, исполь-
использование имён учёных в названиях является
признанием их заслуг и выражением благо-
благодарности. Часто мы и не догадываемся, что,
произнося то или иное название, отдаём дань
уважения человеку, в честь которого оно было
дано.
Например, иностранцевия — ужасный хищник
пермского периода — это память о профессоре
Александре Александровиче Иностранцеве, одном
из крупнейших знатоков пермских отложений
России. А небольшая изящная рептилия из тех же
отложений получила название Anna petri — в честь
Анны Петровны, жены и спутницы профессора
Амалицкого, первооткрывателя крупнейшего ме-
местонахождения пермских рептилий на Северной
Двине (см. сюжет «Кто ищет, тот найдёт»).
Тетраромания — морской ёж мелового перио-
периода — названа так видным знатоком ископаемых
морских ежей Андреем Николаевичем Соловьёвым
в честь четырёх (от греч. «тетра» — «четыре»)
Романов: российских профессоров Романа Геккера
и Романа Меркл ина, а также поляка Романа
Козловского и француза Жана Романа.
Изучая прошлое планеты
ЯПОНСКИЕ ДЕТИ
РИСУЮТ... МАМОНТОВ
Выставки экспонатов из коллекции московского Па-
Палеонтологического музея проходили с большим
триумфом в Японии, Австралии и других странах. Более
2 тыс. японских школьников начальных классов,
посетивших выставки в разных городах Японии в 1981 г.,
прислали в адрес устроителей экспозиции самодельные
открытки со своими впечатлениями об останках
мамонтов. Рисунки изображали мамонтов во всех
жизненных ситуациях — весёлых и грустных, трагических
и забавных.
Детей с таким отношением к прошлому и с таким
чувством юмора наверняка ждёт интересное будущее!
*ifi
543
Энциклопедия для детей
ВРЕМЯ И ЖИЗНЬ
Трудно сказать, кто первый произнёс слова
«геологическое время». Но понятия «раньше»
и «позже» впервые использовал применитель-
применительно к слоям горных пород датчанин Нильс, сын
Стена A638—1686), называвший себя «N. Steno-
nis» (по-русски его часто называют Стенбном или
Стё"но). Это было сделано в 1669 г. в его сочинении
«Prodromus» (на русском языке книга вышла под
названием «О твёрдом, естественно содержащемся
в твёрдом»), первой историко-геологической ра-
работе. Наше обыденное понятие о времени как
некоем абсолютном физическом явлении, неза-
независимом от протекающих на его фоне процессов,
было сформулировано позже Ньютоном в 1686—
1687 гг.
Со стенонова принципа: «Слой, лежащий выше,
образовался позже слоя, лежащего ниже», — берёт
своё начало наука стратиграфия (от лат. stratum
— «слой» и греч. «графо» — «пишу») — одна из
основных отраслей геологии, которая изучает
последовательность образования слоев горных
пород и закономерности их размещения.
Один за другим накапливаются в морях, реках
и понижениях суши слои осадочных пород.
Временами их прорывают выходящие из земных
недр потоки магмы, которые в свою очередь
покрываются новыми слоями. Эти застывшие
магматические образования будут моложе тех,
которые они прорывают, и древнее покрывающих
их слоев осадочных пород. На месте морей
возникают горы. Продукты их разрушения на-
накапливаются слой за слоем в понижениях рельефа.
Вся Земля работает как песочные часы.
Достаточно просто определить, исходя из прин-
принципа Стенона, какие слои моложе, какие старше,
если мы видим, как они залегают друг на друге в
каком-то одном месте. Но как сопоставить возраст
слоев, выходящих на' поверхность на берегу
Москвы-реки и в долине реки Миссисипи? Горные
породы — слои песка, глин, известняков — сами
по себе ничего не говорят о времени своего
рождения. Разделённые по времени образования
миллионами лет, онд могут и не отличаться друг
от друга своим составом, цветом, физическими
свойствами. На первый взгляд они не несут примет
времени.
Но в земных осадочных породах — образо-
образовались ли они в море или на суше — встречаются
захороненные в них остатки некогда живших
организмов. Эти выкопанные из пород следы
исчезнувшей жизни — ископаемые — и есть те
временные метки, которые могут сообщить о том,
когда образовались вмещающие их породы. Из-
Изучая ископаемые растения и животных, мы
можем, причём с большой точностью, определить,
какие породы в долине Миссисипи древнее тех, на
которых построен Московский Кремль, а какие
породы и там, и здесь образовались в одно время.
конодонты
Ж~1алеонт
I яками, i
чтологи часто сталкиваются с ископаемыми остат-
1ками, которые очень трудно отнести к уже известным
группам организмов. Для них даже придумано специальное
название — проблематики, или проблематические иско-
ископаемые. Как правило, это единичные находки скелетных
частей или отпечатков необычной формы. Но имеется одна
очень обширная группе часто встречающихся ископаемых,
которая до сих пор остаётся загадочной и чьё положение в
системе организмов весьма проблематично. Это конодонты.
В 1856 г. русский учёный Христиан Иванович Пандор
A794—1865) — знаток ископаемых рыб и сравнительный
анатом — описал мелкие зубовидные остатки (длиной 2—
3 мм), которым он дал название — конодонты (т.е. кони-
конические зубы). Они часто и в изобилии встречались в
ордовикских отложениях Прибалтики, в девоне и карбоне
Центральной России. Около ста лет конодонты не
привлекали внимания палеонтологов. До 70-х гг. XX в. о
них даже не упоминалось в учебниках палеонтологии, изда-
издававшихся в России. Но начиная с 50-х гг. специалисты стали
проявлять к ним интерес. Постепенно они становятся самой
изучаемой группой ископаемых. С тех пор буквально в
каждом номере периодических палеонтологических
журналов всего мира можно найти публикацию,
посвященную конодонтам.
Что же произошла, почему возник и не проходит
конодонтовый бум? Прежде всего из-за того, что они ока-
оказались группой чрезвычайно полезной для расчленения и
сопоставления осадочных горных пород практически на
территории всего земного шара и в огромном временном
интервале — ог кембрия до триаса включительно, т.е. на
протяжении почти 300 млн лет. Они встречаются в любом
типе пород морского происхождения. Даже небольшие
пробы из глубоких скважин непременно содержат остатки
конодонтов благодаря их микроскопическим размерам (не
более 4 мм). Изучение конодонтов преподнесло ещё один
подарок геологам: цвет конодонтовых элементов, который
изменяется от стеклянно-прозрачного до янтарно-жёлтого
и через коричневый до чёрного, зависит от того, насколько
были прогреты в глубинах недр Земли породы, из которых
они извлечены. Знание этих температур очень важно. Если
породы не прогревались свыше 225—250° С, то
содержащееся в них органическое вещество не могло
превратиться а нефть. Если они были прогреты более чем
на 80Qf С, то имевшаяся в этом месте нефтяная залежь
была разрушена.
Многие палеонтологи биологического склада ума
относились к конодонтам весьма скептически. Ведь это
всего лишь мелкие зубчики и пластинки, встречающиеся
изолированно. Невозможно было решить, к какой группе
организмов их отнести, а потому презрительно называли
«пуговицами».
Выдвигалось много гипотез о возможной принад-
принадлежности конодонтов к самым разным типам и классам,
пока наконец в 1982 г. не был найден отпечаток маленького
(около 4 см) мягкотелого животного, в головной части
которого располагалось скопление конодонтов. Стало ясно,
что столь часто встречающиеся изолированные зубчики
составляли скелет в области ротового аппарата. Само по
себе животное напоминало одновременно и червя, и
примитивное хордовое, и современное щетинкочелюстное
животное — морскую стрелку. Хотя учёные до сих пор не
пришли к единому выводу о том, к какой же группе
животных ближе всего были конодонты, была доказана их
биологическая «полноценность». А широкое распростра-
распространение в морях только подтверждало огромную роль в
экологических системах прошлого, достаточно ясную и
без этой находки.
544
Изучая прошлое планеты
АРХЕОЦИАТЫ
Археоциаты (от греч. «археоя — «древний», «циатос»
— «кубок») — одни из самых первых организмов, у
которых был скелет. Они появились 590 млн лет назад и
«прожили» около 50 млн лет. Остатки археоциат,
которые палеонтологи находят сегодня в отложениях
раннего кембрия, похожи на одностенные или чаще
двустенные кубки прихотливой формы. Пространство
между стенками кубка перегорожено горизонтальными,
вертикальными или извилистыми известковыми пласти-
пластинами. Все скелетные элементы пронизаны порами или
каналами очень сложного строения.
Учёные до сих пор спорят о месте археоциат в
системе органического мира. Некоторые считают их
растениями, другие — животными, объединяя с губ-
губками. Третьи рассматривают их как отдельное царство
живой природы.
Археоциаты были первыми строителями рифов. На-
Нараставшие друг на друга кубки сооружали подводные
холмы на дне моря. Иногда холмы соединялись в
подводный хребет, разделявший воды с весьма раз-
различными природными условиями. Такой древнейший
«барьерный риф» перегораживал моря, занимавшие в
раннем кембрии территорию современной Средней
Сибири.
ТРИЛОБИТЫ
Трилобиты (от греч. «три» — «трёх» и «лобос» —
«лопасть») — удивительные создания природы, пора-
поражающие выразительностью своего облика.
В Чехии — стране высокой палеонтологической
культуры, — пожалуй, не встретишь человека старше пяти
Разделять и сопоставлять (соотносить
друг с другом) горные породы по
времени образования на пространстве
всей Земли путём сравнения содержащихся в них
ископаемых остатков — это главная задача науки
биостратиграфии. Являясь, несомненно, частью
стратиграфии — науки о земных слоях, —
биостратиграфия так тесно связана с палеонто-
палеонтологией, что часто рассматривается как её приклад-
прикладная ветвь.
Впервые палеонтологический метод для рас-
расчленения и сопоставления осадочных отложений
применил при составлении геологических карт
англичанин Уильям Смит A769—1839). Он заме-
заметил, что слои, залегающие в разрезе друг на друге,
содержат различные ископаемые остатки, а выхо-
выходящие на поверхность в разных местах могут
содержать одинаковые виды и, таким образом,
могут быть сопоставлены между собой даже в тех
случаях, когда не прослеживаются непосред-
непосредственно и различаются по составу пород. Иско-
Ископаемые из слоев, лежащих ниже, — древнее, а из
верхних слоев — моложе.
Изучая ископаемые остатки из последовательно
залегавших слоев, учёные сталкивались с тем, что
иногда между организмами из двух смежных
групп пород не было ничего общего. Объяснение
этому находили по аналогии со Всемирным
потопом. В начале XIX в. получила распрост-
распространение теория катастроф, объяснявшая смену
всех обитателей Земли неоднократным полным
уничтожением жизни и её божественным созда-
созданием заново. Некоторые учёные насчитывали более
ста таких катастроф. Эти представления вполне
согласовывались с господствовавшим в то время
религиозным мировоззрением. Естественно-науч-
Естественно-научное объяснение изменений, происходящих в живой
природе, дала эволюционная теория Чарлза Дар-
Дарвина. А строгое теоретическое обоснование пале-
палеонтологического метода было сформулировано
лишь в 20-х гг. XX в. бельгийским палеонтологом
Луи Долло A857—1931) в виде одного из главных
законов палеонтологии — закона необратимости
эволюции. Он гласит: «Организм, однажды воз-
возникнув, никогда не возвратится к строению своего
предка, даже если он попадёт в условия, полностью
соответствующие условиям существования пред-
предка». Это означает, что процесс эволюции, как и
время, идёт всегда только в одном направлении и
для любого отрезка времени можно найти орга-
организмы, которых не было ни раньше, ни позже. Так
изучение древней жизни стало служить мерилом
прошлых времён — геологическими часами.
Успехи в изучении ископаемых в первой
четверти XIX в. привели к колоссальному прогрес-
прогрессу в геологии. 20—30-е гг. XIX столетия стали
«золотым веком» стратиграфии. Именно тогда
история Земли была разделена на эры, периоды,
эпохи, совокупность которых составила геохро-
геохронологическую шкалу — шкалу геологического
времени. Основу её составляют выявленные па-
палеонтологией этапы развития жизни. Единицами
545
ОБЩАЯХ^ТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ
(ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ)
ШКАЛА -
8-
Si
о о
5й
2
С И С Т Е М А
(ПЕРИ ОД)
ОТДЕЛ (ЭПОХА)
(ДЛЯ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ
системы-РАЗДЕЛ)
КАЙНО-
КАЙНОЗОЙСКАЯ
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ Q (АНТРОПОГЕНОВЫЙ) 1,6
ПЛЕЙСТОЦЕН
ЭОПЛЕЙСТОЦЕН
Esa
о
со
(М
НЕОГЕНОВАЯ N (НЕОГЕНОВЫЙ) 23,0
(бывший верхний отдел третичной системы)
ПАЛЕОГЕНОВАЯ Р (ПАЛЕОГЕНОВЫЙ) 40,4
(бывший нижний отдел третичной системы)
МЕЛОВАЯ
(МЕЛОВОЙ)
79,0
К
•144
ЮРСКАЯ J
(ЮРСКИЙ)
69,0
ТРИАСОВАЯ Т
(ТРИАСОВЫЙ) 35,0
ПЕРМСКАЯ Р
ПЛИОЦЕН
МИОЦЕН
ОЛИГОЦЕН
ЭОЦЕН
54,9
ПАЛЕОЦЕН
ВЕРХНИЙ
(ПОЗДНЯЯ)
97,5-
нижний
(РАННЯЯ)
верхний
(ПОЗДНЯЯ)
из-
СРЕДНИЙ
(СРЕДНЯЯ)
188-
НИЖНИЙ
(РАННЯЯ)
ВЕРХНИЙ
{ПОЗДНЯЯ1
231-
N2
N,
к2
Ki
СРЕДНИЙ (СРЕДНЯЯ)
НИЖНИЙ (РАННЯЯ)
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНЯЯ)
————— 2S8 —
НИЖМИИ
3,5
19,5
13,4
16,9
10,1
32,5
46.5
19,0
25,0
25,0
18,0
12,0
5.0
14,0
e
CO
к
КАМЕННОУГОЛЬНАЯ С
(КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ)
74.0
: ;- 360—— -' :
ДЕВОНСКАЯ D
(ДЕВОНСКИЙ) 48,0
СИЛУРИЙСКАЯ S
(СИЛУРИЙСКИЙ) 30,0
ОРДОВИКСКАЯ О
(ОРДОВИКСКИЙ) 67,0
КЕМБРИЙСКАЯ
(КЕМБРИЙСКИЙ)
65,0
СРЕДНИЙ (СРЕДНЯЯ)
НИЖНИЙ
(РАННЯЯ)
ВЕРХНИЙ (поздняя) D3
СРЕДНИЙ (СРЕДНЯЯ)
нижний
(РАННЯЯ)
D,
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНЯЯ) S2
нижний (ранняя)
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНЯЯ) О3
СРЕДНИЙ
(СРЕДНЯЯ)
о2
НИЖНИЙ
(РАННЯЯ)
о,
ВЕРХНИЙ
(ПОЗДНЯЯ)
СРЕДНИЙ (СРЕДНЯЯ) -€2
НИЖНИЙ
(РАННЯЯ)
40,0
14,0
13,0
21,0
13,0
17,0
10,0
30,0
27,0
18.0
17,0
30,0
ШКАЛА ДОКЕМБРИЯ (Р€)
АКРОТЕМА
ГЕРОЗОЙ
PR
О
в.
к
лрхей AR
ЭОНОТЕМА
(Э О Н)
ВЕРХНИЙ pj?o
ПРОТЕРОЗОЙ
-1080
НИЖНИЙ (РАННИЙ) PRl
ПРОТЕРОЗОЙ (КАРЕЛИИ)
850
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНИЙ) AR2 "и
НИЖНИЙ (РАННИЙ) ARl >л0°
Э Р А Т Е М А
(Э Р А)
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНИЙ) РИФЕЙ R3 350
СРВДНИЙ (СРВДНИЙ) РИФЕЙ R2 350
НИЖНИЙ (РАННИЙ) РИФЕЙ R, 300
ВЕРХIЯЯ ЧАСТЬ PR," „n
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНИЙ) КАРЕЛИИ 25°
„ижкггкйййТ'к^Елий <■«•
СИСТЕМА
(ПЕРИОД)
ВЕНДСКАЯ v
(ВЕНДСКИЙ) V
80,0
ОТДЕЛ
(ЭПОХА)
ВЕРХНИЙ (ПОЗДНЯЯ) V, 50,0
НИЖНИЙ (РАННЯЯ) V, 30,0
Энциклопедия для детей
шкалы являются эры, делящиеся на
периоды, которые подразделяются на
эпохи, а последние — на века. Толщи
горных пород, соответствующие этим геохро-
геохронологическим подразделениям, называются со-
соответственно эратемами, системами, отделами и
ярусами (это подразделения стратиграфической
шкалы — шкалы последовательности образования
горных пород). Границы подразделений обоих
шкал характеризуются изменениями в общем
облике жизни, и самые крупные из этих под-
подразделений — эры — носят и названия, связанные
с характером существовавшей тогда жизни (напри-
(например, палеозой — эра древней жизни). На геологиче-
геологической карте породы, относящиеся к разным
системам (и соответственно к разным геологиче-
геологическим периодам), обозначаются различными цве-
цветами. Они были предложены немецким поэтом и
натуралистом Гёте и приняты на II Международ-
Международном геологическом конгрессе в 1881 г. (см. сюжет
«Первые геологические карты»). С тех пор неко-
некоторые из этих цветов были заменены на другие, и
теперь приняты те цвета, которые можно видеть
на стандартной геохронологической шкале.
Следы жизни в самых древних породах Земли
недостаточно отчётливы, к ним не в полной мере
применим палеонтологический метод. Существо-
Существовавшие тогда организмы не имели твёрдого
скелета. Их остатки известны в виде отпечатков,
слепков, следов жизнедеятельности и встречаются
не часто. И это время в истории Земли (и
геохронологической шкале) названо криптозой
(время скрытой жизни). Появление организмов с
твёрдым минерализованным скелетом знаменует
наступление фанерозоя (времени явной жизни). В
криптозое выделяют два крупных подразделения:
археозой, или архей (время древнейшей (архаиче-
(архаической) жизни), и протерозой (время простой
жизни). Фанерозойское время делится на три эры:
палеозойскую (эру древней жизни), мезозойскую
(эру средней жизни), кайнозойскую (эру новой
жизни).
Эры подразделяются на периоды. И те и другие
отличаются друг от друга существовавшими в то
время животными и растениями. В более молодых
отложениях появлялись остатки всё более и более
совершенных организмов. Один период — венд-
вендский — выделен в самом конце протерозоя, в
палеозое выделяется шесть периодов, в мезозое и
кайнозое — по три.
Названия периодов различны: одни из них
происходят от названий горных пород, которые
наиболее характерны для этого времени (напри-
(например, каменноугольный период (карбон) в палеозое
и меловой период в мезозое). Большинство перио-
периодов названо по тем местностям, в которых наиболее
полно развиты отложения того или иного периода
и где впервые эти отложения и периоды были
охарактеризованы по ископаемым остаткам. Древ-
Древнейший период палеозоя и фанерозоя — кембрий-
кембрийский — получил название от Кембрии — древнего
государства, располагавшегося в Уэльсе, на западе
Англии.
548
лет, который не знал бы о трилобитах. Пражане могут
посидеть на берегу реки Влтавы в ресторане «Под
трилобитом», любуясь пейзажами родного города. В
музее города Бероун, что в окрестностях Праги, праж-
пражский палеонтолог Ярослав Марек обнаружил среди
предметов старины пряничные доски в виде трилобитов,
выполненные настолько точно, что по оттискам с них
(так и «печатали» в старину пряники) можно определять
вид трилобита.
Трилобиты принадлежали к типу членистоногих
животных, имели разделённое на три части в
продольном и поперечном направлениях тело, со спины
покрытое твёрдым панцирем. Среди них были как карли-
карлики длиной в несколько миллиметров, лишённые глаз, так
и гиганты, достигавшие почти 1,5 м от головы до хвоста,
с чрезвычайно сложно устроенными глазами, напоми-
напоминавшими фасеточные глаза насекомых.
Трилобиты жили на Земле в течение приблизительно
250 млн лет (начиная с кембрия и до конца Перми).
Постепенно их разнообразие уменьшалось, и они оконча-
окончательно исчезли с лица Земли на рубеже палеозойской и
мезозойской эр.
ГРАПТОЛИТЫ
Граптолитос — по-гречески «камень с надписями».
Действительно, останки вымерших животных чаще
всего встречаются в виде отпечатков на тонких плитах
чёрных сланцев, как будто кто-то начертил простым
карандашом на камне линии, спирали, окружности. Их
отпечатки довольно точны, и по ним можно различать
роды и виды граптолитов, а это помогает читать
каменную летопись Земли. Однако такие отпечатки не
дают полного представления о строении животных.
Поэтому настоящей революцией в изучении граптолитов
стали работы польского учёного, академика Романа
Козловского.
Оказалось, что граптолиты — родственники
довольно высокоорганизованных животных —
полухордовых, а не кишечнополостных животных, на
которых они так похожи. Об этом учёные узнали, изучив
особенности микроскопического строения оболочек
колонии.
Граптолиты обитали как на дне, так и в толще воды.
Морские просторы они освоили одними из первых и
поэтому, не имея до поры до времени конкурентов и
врагов, смогли широко распространиться. Они имели
наполненный газом пузырь, с помощью которого
«парили» в толще воды. С пузыря свисали длинные
тонкие «ветви», на которых сидели мелкие граптолиты,
имевшие, вероятно, многочисленные щупальца. С их
помощью они добывали себе пропитание.
Изучая прошлое планеты
I
Граптолиты эволюционировали быстро, а свободное
плавание способствовало широкому расселению. После
смерти они могли разноситься течениями и погребаться
на дне в отложениях даже тех морей, где они и не
жили. Таким образом, если одинаковые граптолиты мы
встречаем в разных породах, то можем говорить, что
они образовались в одно и то же время. Благодаря
этому граптолиты являются классическим примером
руководящих ископаемых. Основанное на них био-
биостратиграфическое расчленение палеозойских пород
является самым детальным.
Возникнув в конце кембрия (приблизительно 500 млн
лет назад), граптолиты просуществовали около 240 млн
лет — до конца каменноугольного периода.
АММОНОИДЕИ.
РОГА АМОНА
Л мои — один из самых главных богов Древнего Египта,
покровитель города Фив, который чаще всего изо-
изображался как человек с головой барана, украшенной
скрученными рогами с поперечными рёбрами на них.
Сходство раковины ископаемых с рогами бога Амона и
дало название аммоноидеям — одной из наиболее
известных наряду с трилобитами и динозаврами групп
древних морских животных.
Их изящная, закрученная в плоскую спираль ракови-
раковина часто украшена причудливыми рёбрами и шипами.
Покрытая перламутровым слоем, она отливает всеми
цветами радуги и выглядит как настоящая драгоценность.
Местности, в которых встречаются перламутровые ра-
раковины аммоноидей, как магнитом притягивают к себе
коллекционеров. Эти ископаемые представляют
немалую эстетическую и даже коммерческую ценность.
Так, одна из канадских фирм занимается планомерными
сборами раковин аммоноидей. Она взяла в аренду
многокилометровый участок речного берега, где обна-
обнажаются слои, в изобилии содержащие перламутровые
раковины. Используют даже кусочки раковин.
Оправленные в серебро, они продаются в качестве
ювелирных украшений. Отполированные разрезы ра-
раковин палеозойских аммоноидей можно купить в магази-
магазинах и на рынках многих западноевропейских городов.
Аммоноидей принадлежат к классу головоногих
моллюсков, но эти обитатели древних морей очень
сильно отличались от современных осьминогов, каль-
кальмаров и каракатиц, и прежде всего тем, что их тело
было заключено в спирально завитую трубчатую ра-
раковину, открытую с переднего конца. Вперёд выда-
выдавались голова, снабжённая щупальцами, и воронка —
орган реактивного движения. Задняя часть раковины
Названия следующих периодов па-
палеозоя — ордовик и силур — проис-
происходят от названий древних племён
ордовиков и силуров, населявших территорию
нынешнего Уэльса во времена Римской империи.
По имени легендарного древнеславянского пле-
племени вендов, живших на северо-западе Древней
Руси, получил своё название вендский период.
Девонский период палеозойской эры получил
название от графства Девоншир в Англии; перм-
пермский (последний период палеозоя) — от Пермской
земли, исторической области, находившейся в
предгорьях Урала; юрский (мезозой) — по Юрским
горам во Франции. В названии первого периода
мезозойской эры — mpuac (от греч. «триас» —
«три») — отражено деление на три части отложе-
отложений этого возраста в Северных Известняковых
Альпах в Австрии.
В названиях периодов кайнозойской эры (палео-
(палеогеновый, неогеновый; их часто объединяют под
общим названием — третичный период) отражено
увеличивающееся со временем сходство живших
тогда организмов с современными видами (от греч.
«палеос» — «древний», «неос» — «новый»,
«генос» — «рождение»). Геологический период, в
котором мы живём сейчас, так и называется —
антропогеновый (от греч. «антропос» — «чело-
«человек»), или четвертичный.
Эпохи (и соответствующие им отделы стратигра-
стратиграфической шкалы) в основном не имеют собствен-
собственных названий. В юрском и меловом периодах
выделяется по три эпохи (ранняя, средняя и
поздняя), во всех остальных периодах — по две
эпохи (ранняя и поздняя). Соответственно отделы
именуются нижним, средним и верхним (юра1 и
мел), нижним и верхним (остальные периоды). В
кайнозойской эре эпохи имеют собственные на-
названия, которые отражают сходство живших тогда
организмов с современными. В палеогене выделя-
выделяются палеоцен, эоцен, олигоцен (от греч. «па-
«палеос» — «древний», «эос» — «заря», «олигос» —
«немногий», «незначительный», «кайнос» — «но-
«новый»); в неогене — миоцен и плиоцен (от греч.
«миос» — «средний», «плион» — «больший»); в
антропогене эпохи именуются разделами и назы-
называются эоплейстоцен, плейстоцен и голоцен (от
греч. «плейстос» — «самый многочисленный»,
«голос» — «весь»).
Названия веков геохронологической шкалы (и
ярусов в стратиграфической шкале) происходят от
названий местностей, где находятся и впервые
были охарактеризованы по остаткам организмов
отложения того или иного возраста. Например,
московский, касимовский, гжельский века камен-
каменноугольного периода; оксфордский и волжский
века позднеюрской эпохи.
Существуют на геохронологической шкале и
ещё более мелкие, чем век, временные подраз-
подразделения. Названия этих отрезков геологического
времени даются по наиболее характерным из
живших тогда видов животных или растений.
Например, время Virgatites Virgatus волжского
549
Энциклопедия для детей
века позднеюрской эпохи. Латинские
слова — это научное название одного
из видов аммонитов, который жил в то
время.
Разные группы организмов имеют различное
значение для расчленения и сопоставления горных
пород и для определения геологического возраста.
Те из них, которые имели непродолжительное
время существования и при своей жизни были
широко распространены на планете, используются
в большей степени. Они получили название
руководящих ископаемых. Для разных периодов в
качестве руководящих форм, с помощью которых
производятся детальное расчленение и сопостав-
сопоставление отложений, используются различные груп-
группы ископаемых. Для раннего палеозоя — архео-
археоциаты и трилобиты (кембрий), граптолиты (ордо-
(ордовик, силур, нижний девон). Для позднего палеозоя
и мезозоя характерны разные группы аммоноидеи
и фораминифер. Уникальной группой ископаемых
животных являются конодонты (несмотря на то
что точное положение их в общей системе
животного мира остаётся не вполне определён-
определённым). На основе их эволюционного развития
создана единая универсальная шкала стратигра-
стратиграфических зон с более детальными временными
подразделениями, чем ярус, от начала палеозоя до
раннего мезозоя (включая триасовый период).
Геохронологическая шкала, которую мы рас-
рассмотрели, была введена в научное обращение
решением II Международного геологического кон-
конгресса, состоявшегося в 1881 г. в Болонье.
Геохронологическое датирование составляет фун-
Скважина № 1
Скважина Ns 2
Скважина № 3
Схематический геологический разрез участка земной
коры. Последовательность и характер залегания пород
многое могут рассказать о геологических событиях,
происходивших на этом участке. Толща в левом нижнем
углу — самая древняя, она была деформирована, а
затем размыта до образования нижней левой толщи.
Верхняя толща образовалась ещё позже. Эти
сопоставления очевидны уже из самого соотношения
толщ. А чтобы судить о возрастных отношениях левой и
правой частей верхней толщи, необходимо знать
распределение в них органических остатков.
550
была разделена поперечными перегородками на
воздушные камеры, которые сообщались между собой
и с мягким телом животного с помощью специального
органа — сифона (шнуровидного выроста). С помощью
сифона камеры могли наполняться водой, и животное
погружалось и поднималось в толще воды, подобно
тому как это делает подводная лодка. У аммоноидеи
очень тонкий сифон проходит вдоль самой наружной
стенки спирали, а перегородки имеют сложную форму.
В процессе эволюции перегородки становились всё
более изогнутыми, а линия их соединения со стенкой ра-
раковины — более извилистой.
Аммоноидеи, которые жили в мезозое, отличаются
чрезвычайно сложно устроенными перегородками
внутри раковины. У некоторых моллюсков они образуют
прихотливый узор на внутренней стенке раковины.
Отложения мезозоя, которые накапливались около
180 млн лет, с помощью аммоноидей расчленяются на
ISO подразделений горных пород. Это значит, что время
их образования определяется с точностью около
1 млн лет. Для сравнения: точность определения возрас-
возраста радиометрическими методами, как известно,
составляет не менее 5%, что для середины мелового пе-
периода, например, равно приблизительно 3—5 млн лет.
Не случайно поэтому аммоноидей называют минутной
стрелкой геологических часов.
ФОРАМИНИФЕРЫ.
ТАКИЕ НЕПРОСТЫЕ
ПРОСТЕЙШИЕ
1""¥росгейшие (Protozoa) — это научное название одного
I шиз типов животного царства. Состоящие всего из одной
клетки, они тем не менее не только удовлетворяют все
свои жизненные потребности, но и делают это с большой
изобретательностью. Например, передвигаются; кто при
помощи ресничек по бокам клетки, кто — жгутиков, a
некоторые, как амёбы, могут отращивать себе временные
ножки в любой части тела — псевдоподии. Эти «отростки»
служат не только «ногами», чтобы ползать или парить в
воде, но и * руками я, чтобы хватать мельчайшую пищу, и
«корнями», чтобы прикрепляться. Многие из простейших
строят скелет в виде раковинок чрезвычайно причудливой
формы, по которой даже учёным трудно было догадаться,
что это — «плод труда» всего одной клетки.
0 начале XIX в. были обнаружены мелкие (менее 1 мм)
известковые плоскозавитые раковинки с поперечными
перегородками. Они были похожи на раковину хорошо
известного в то время головоногого моллюска наутилуса, и
учёные решили, что это головоногие моллюски.
«Настоящих» раковинных головоногих называли «сифонофе-
рами», т.е. несущими сифон — специальный орган, с помо-
помощью которого они регулировали свою плавучесть. А обна-
обнаруженные раковины оказались без сифона, но перегородки
Изучая прошлое планеты
у них имели отверстие, окошко (по-гречески — «фора-
мен»). Поэтому их стали называть фораминиферами, т.е.
несущими отверстие. Вскоре было доказано, что они не
имеют ничего общего ни с моллюсками, ни с какими-либо
другими многоклеточными животными. Раковинка столь
сложной формы строилась простейшими одноклеточными
организмами. В настоящее время фораминиферы рассмат-
рассматриваются в качестве самостоятельного класса в типе
простейших.
Фораминиферы широко используются для определения
возраста осадочных пород и их сопоставления. В палеозое
фораминиферы представлены несколькими вымершими
группами, из которых наибольший интерес представляют
фузулиниды. Название этих животных происходит от грече-
греческого слова «фузус» — * веретено». Их раковинки —
плоские трубочки, свёрнутые в спираль; форма раковинок
либо шаровидная, либо веретеиовидная. Длина может
достигать 30 мм, поэтому фузулиниды принадлежат к так
называемым «крупным» фораминиферам. Изучаются
фузулиниды в шлифах. Иначе трудно разобраться в
сложном внутреннем устройстве раковин, имеющих
причудливо изогнутые перегородки, различное строение
стенок и других частей скелета.
Другая группа — нуммулиты. Они широко распро-
распространились в тропическом поясе Земли в середине
палеогенового периода. Их отдалённые потомки и сейчас
обитают в тропических морях, но в небольших количествах
и не образуют многометровых толщ осадков, как 55 млн
лет назад, в зоценовую эпоху. Белые известняки,
сложенные раковинками нуммулитов, образуют горы на
Ближнем Востоке, в Крыму и на Кавказе. Издавна человек
использует их в строительстве.
Название «нуммулиты» происходит от греческого слове
чнуммулюс» — шмонетка». Раковинки этих животных
действительно похожи на монеты. Хотя многие из них
меньше, чем монета, — 2—3 мм в диаметре, но у
представителей некоторых видов раковины достигают 7 и
даже 10 см. На расколе раковины видна низкая спираль с
большим числом витков. Каждый из них разделён
многочисленными поперечными перегородками не камеры.
Вся эта сложная конструкция находилась внутри одной клет-
клетки, цитоплазма которой заполняла асе внутренние камеры
и окружала раковину. Вот такие огромные одноклеточные
организмы обитали в древних морях.
БРАХИОПОДЫ.
КУДА РУКИ, КУДА НОГИ...
Название большой группы ископаемых животных —
брахиоподы (Brachiopoda) — переводится с латинского
как «руконогие», а чаще даже «плеченогие», что, впрочем,
не меняет парадоксальности названия. У брахиопод ракови-
раковина состояла из двух створок, поэтому они похожи на
двустворчатых моллюсков Bivalvia, только содержимое ра-
дамент практически всех отраслей
геологической науки. Без такой хроно-
хронологической канвы, основанной на при-
применении палеонтологического метода, невозмож-
невозможны составление геологических карт, поиск и
разведка полезных ископаемых; нельзя про-
проследить и геологическое развитие нашей планеты.
С помощью геохронологической шкалы можно
очень точно судить о времени образования горных
пород относительно друг друга. Но эта шкала
ничего не говорит об их возрасте в привычных для
нас единицах измерения времени — годах, часах,
секундах; о продолжительности геологических эр,
периодов, веков. Геологам было ясно, что это не
годы и даже не тысячелетия, а скорее миллионы
лет. Но сколько именно?
Возможность измерить в «абсолютных» еди-
единицах геологическое время появилась в начале
XX в. Была открыта радиоактивность — процесс
распада некоторых химических элементов, неумо-
неумолимо и с постоянной скоростью превращавших
один элемент в другой (или в несколько других).
Например, измерив количество свинца, образо-
образовавшегося за счёт распада урана в каком-либо
Колонка
пород
Распространение характерных
ископаемых
VI
IV
ГГТ
Фораминиферь
Брахиоподы
Аммониты
Граптолиты
Трилобиты
Археоциаты
Пример биостратиграфического расчленения на основе
распространения остатков ископаемых организмов.
По ним выделены биостратиграфические
подразделения (I—Vlj, которые содержат различные
комплексы остатков.
551
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
20'
КАЙНОЗОЙ
q I Четвертичная система
Неогеновая и четвертичная
системы
Неогеновая система
Палеогеновая и неогеновая
системы
Палеогеновая система
МЕЗОЗОЙ
Мезозой нерасчлененный
t K4-P i Меловая и палеогеновая системы
Меловая система
Юрская и меловая системы
I Юрская система
| t^-j ( Триасовая и юрская системы
Триасовая система
140е
~'¥%Г \ Палеозой нерасчлеиенный
~Р+Т Э Пермская и триасовая системы
^р"* Пермская система
тщ^щт„^ Каменноугольная, пермская и
iinnit ?иг г триасовая системы
. . ..— Каменноугольная и пермская
120е
100е
80е
60°
40е
Е О 3"
Каменноугольные!
Девонская и кш4
системы
Девонская систем
I
Силурийская сю*
Ордовикская и сия)
системы
20е о° ;
^ВНВ Ордовикская система
рядцвм Кембрийская, ордовикская
цГ-Жи и силурийская системы
ВЙ^^ Кембрийская и ордовикская
^^^^В Кембрийская система
|P€+PZ [ Докембрий и палеозой
ДОКЕМБРИИ
IJI4.N-..J. Докембрий
Т г iZii-it нерасчпененный
|ШШШ| Протерозой
ГАЯ 1 АрхеЙ
МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
Интрузивные породы
всех групп
Эффузивные породы
всех групп
Области сплошного
оледенения в Арктике
40" 60° 80° 100° 120° 140" 160" 180*
Масштаб 1:100 000 000 (в 1 см 1000 км)
1000 0 1000 2000 4000 5000 км
На геологической карте
мира различными
цветами показан возраст
горных пород, которые
слагают верхние слои
земной коры на
материках и островах.
Исключение составляют:
красный цвет — для всех
интрузивных (глубинных
магматических) пород и
зелёный — для всех
эффузивных (излившихся
магматических) пород.
Энциклопедия для детей
минерале из кембрийских пород, и
количество оставшегося в нём урана и
зная скорость превращения урана в
свинец, мы определим, когда начался и сколько
времени продолжался кембрий.
Первая такая шкала «абсолютного» геологиче-
геологического времени была опубликована в 1937 г. Она
получила название хронометрической шкалы.
Хронометрическая шкала дала возможность реаль-
реально определить длительность геологической исто-
истории и её этапов, выделенных на основе эволюции
организмов. Оказалось, что эры и периоды геохро-
геохронологической шкалы имеют весьма различную
продолжительность. Так, палеозойская эра дли-
длилась 340 млн лет, мезозойская — менее 200 млн,
а кайнозой — лишь 65 млн лет. Кембрийский
период (около 70 млн лет) оказался продол-
продолжительнее всей кайнозойской эры. Самый корот-
короткий период — неогеновый — длился около 25 млн
лет, а с начала «нашего» антропогенового периода
прошло всего 2 млн лет (правда, он ещё не
закончился).
Благодаря успехам в радиометрическом датиро-
датировании горных пород в 50-е гг. XX столетия у ряда
учёных-геологов возникло мнение, что геохроноло-
геохронологическая шкала с её многочисленными подраз-
подразделениями вскоре уже не понадобится и опре-
определять возраст горных пород можно будет более
точно с помощью радиометрических методов.
Однако вскоре стало ясно, что геохронологическая
и хронометрическая шкалы не могут заменить
одна другую. Они дополняют друг друга.
В тех случаях, когда горные породы содержат
ископаемые остатки, их возраст можно сопоста-
сопоставить с точностью до нескольких сотен или даже
десятков тысяч лет, что недостижимо для радио-
радиометрии. Таким образом, современная шкала гео-
геологического времени — это двойная шкала: она
состоит из подразделений, выделенных с помощью
палеонтологического метода, продолжительность
которых в годах определена с помощью радио-
радиометрии.
Как мы уже говорили, геохронологические
подразделения основаны на изменениях организ-
организмов, живших на Земле в разное время. Крупней-
Крупнейшие из них — эры, периоды — характеризуются
специфическим обликом преобладавших в то
время организмов. Так, девон иногда называют
«периодом рыб», а мезозой — «эрой динозавров».
Более мелкие геохронологические подразделе-
подразделения — эпохи, ярусы — выделяются на основе
особенностей постепенного эволюционного разви-
развития некоторых групп органического мира («руко-
(«руководящих ископаемых»). Однако в истории Земли
и жизни на планете были моменты достаточно
быстрых, «революционных» изменений. В орга-
органическом мире это выражалось в резком со-
сокращении количества существовавших родов и
видов, т.е. в уменьшении разнообразия жизни. Эти
критические рубежи получили название биотиче-
биотических событий. За ними, как правило, следовал
период восстановления разнообразия. Опустошён-
ковины створок совсем другое. К тому же сами створки за-
закрывали тело не по бокам, а со стороны брюшка и спины.
У них нет головы, а «желудок» у многих брахиопод не
сквозной, а открыт только со стороны рта. Если и было у
брахиопод что-то заметное, так это «руки», «нога» да ещё
раковина, которая могла быть самой разной формы. Ножке
у брахиопод — не для хождения, а, как у гриба, для того,
чтобы прикрепляться ко дну. Она выходит из отверстия
вблизи макушки брюшной створки, а у некоторых может
отсутствовать. «Руки» — это длинная лента с продольной
бороздой, на которой расположены реснички. Когда они
двигаются, то создают ток воды и гонят ко рту мелкие
пищевые частицы. Когда «руки» в спокойном состоянии,
они свёрнуты в спираль. Так они занимают меньше места и
могут быть упрятаны внутрь створок. С помощью сложной
системы мускулов створки могут слегка приоткрываться.
Появившись в самом начале палеозойской эры, в кемб-
кембрии, брахиоподы существуют и поныне. Но сейчас их очень
мало, и обитают они главным образом в тёплых морях и на
больших глубинах, кроме одного рода — LJngula (в
переводе — «язычок»), который живёт на самой границе
моря и суши в приливно-отпивной зоне южных морей и
употребляется в пищу.
В далёком прошлом брахиоподы были многочисленны и
разнообразны. Они были тогда основным «населением»
мелководных морей. Многие из них образовывали
обширные подводные поселения протяжённостью в десятки
километров, подобно современным устричным банкам (т.е.
большим скоплениям устриц). Их расцвет пришёлся на
середину палеозоя — девонский период. В мезозое почти
полностью сменился состав брахиоподовых сообществ, а в
кайнозое брахиоподы пришли в упадок. Полагают, что
причиной этого печального события была нарастающая кон-
конкуренция со стороны двустворчатых моллюсков, которые
заняли в морях места обитания брахиопод. Ползающие
двустворки могли активнее ползать и собирать пищу, а
прикреплённые и зарывающиеся их разновидности
приобрели весьма совершенный фильтрующий аппарат,
превратив свои жабры в мощный мембранный насос
(действующий благодаря колебаниям упругой мембраны —
гибкой тонкой плёнки). Они буквально перехватили пищу у
брахиопод, оттеснив их в тёплые моря, где пищи хватало, и
на большие глубины, т.к. брахиоподы могли обойтись
малым.
В типе Brachiopoda выделяют два класса и около двух
десятков отрядов, из которых лишь четыре дожили до
нашего времени. Можно сказать, что у этих замечательных
морских животных всё в прошлом: какое поле деятельности
для палеонтологов! И прошлое это было бурным и бо-
богатым.
Разнообразна форма раковины у ископаемых
брахиопод: от кубиков с закруглёнными гранями до тонких
листочков, между которыми могло поместиться мягкое
тело толщиной лишь 1 мм. Гладкие и украшенные радиаль-
радиальными рёбрами (т.е. расходящимися по радиусу от макуш-
макушки) или концентрическими чешуями (в виде полукругов,
имеющих общий центр), часто несущие на створках
длинные тонкие иглы, они вносили необыкновенное разно-
разнообразие в подводные ландшафты. Размеры брахиопод —
от мелких горошин до чашек диаметром 20 см. Раковины
некоторых брахиопод имели не известковый, а фосфатный
состав. Поэтому залежи полезных ископаемых, слагаемые
ими, приносят сегодня реальную пользу. Мощные пласты
ракушечника из фосфатных брахиопод, залегающие среди
песчаников ордовика в Эстонии (так называемые «оболовые
песчаники»), интенсивно разрабатываются и дают немалый
доход Эстонской Республике. Миллионы и миллиарды рако-
раковинок брахиопод, живших около 500 млн лет назад,
используются как удобрения, повышая урожайность.
Впрочем, из них можно извлекать также и некоторые
ценные редкие элементы.
Так прошлое служит настоящему и будущему.
554
Изучая прошлое планеты
ПЕРВЫЕ
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Вначале XVIII в. впервые было предложено составлять
геологические карты путём сопоставления окаменелых
ископаемых остатков животных, содержащихся в пластах
горных пород. Развивающейся промышленности требо-
требовалось всё больше и больше каменного угля, и это за-
заставило обратить серьёзное внимание на изучение толщ
осадочных пород, в которых содержались его пласты.
Первая такая геологическая карта была сделана ещё
в 1743 г. Особенно большие успехи в составлении гео-
геологических карт были достигнуты в Англии.
Великий немецкий поэт и известный натуралист Иоганн
Вольфганг Гёте был одним из инициаторов создания
геологической карты Тюрингии (область в Германии). Он
выбрал соответствующие цвета для обозначения геологиче-
геологических пород разного возраста. На I Международном
геологическом конгрессе в 1878 г. обсуждался вопрос о
единой международной геологической карте. Для обозна-
обозначения на карте пород разного возраста в 1881 г. были
приняты цвета, использованные Гёте для карты Тюрингии.
ные в критические моменты ниши
жизни постепенно снова заполнялись,
но уже другими родами и видами;
происходило обновление.
Временной масштаб, интенсивность проявления
биотических событий могут быть различными.
Различно и их пространственное распространение.
Наиболее впечатляющими по своим масштабам,
интенсивности и глобальному распространению
являются выявленные палеонтологами великие
вымирания.
Полагают, что особенно крупные переломные
моменты в развитии жизни, которые называют
биотическими кризисами, были вызваны гранди-
грандиозными явлениями окружающей среды, которые
повлияли на всех или почти на всех обитателей
планеты. Причиной их могло быть какое-то
кратковременное событие, например падение на
Землю крупной кометы или астероида (предпола-
(предполагают, что именно это вызвало великое вымирание
на рубеже мезозоя и кайнозоя). Вызвать биотиче-
■2.
■2.
I
p
с
D
S
0
e
• • • •
VI
IV
•Ц in
Л Г
• • • •
• • •
• ■ • •
• • . •
\ \
• • •
• • • •
VI £=9.
яШ v
IV
КЛ III ^
.1 III
• • • •
• • • •
• • • •
=
• • •
• * •
• • • • •
Пример биостратиграфического сопоставления разрезов. Находки ископаемых в породах позволяют соотнести
их между собой и определить их возраст, сопоставив со стандартной геохронологической шкалой.
555
Энциклопедия для детей
ские кризисы могли также глобальное
понижение уровня моря, или подъём
бескислородных «отравленных» глу-
глубинных вод, затопивших окраинные моря с
кипевшей там жизнью, или резкие изменения
климата (наступление ледников).
Существуют гипотезы о том, что подобного рода
биотические события могут быть вызваны и чисто
«внутренними», собственно биологическими при-
причинами, не связанными непосредственно с катаст-
катастрофическими изменениями в окружающей среде.
Колебания разнообразия жизни на планете объяс-
объясняют, перенося на весь органический мир Земли
закономерности, установленные биологами у сов-
современных организмов. Среди этих закономер-
закономерностей называют, например, «волны жизни» —
периодические сокращения численности вида,
свойственные всем ныне живущим организмам;
повторяющиеся время от времени разрушения
сообществ, достигших крайней степени специали-
специализации (т.е. такой тонкой приспособленности вхо-
входящих в сообщество организмов друг к другу, что
случайное вымирание одного вида приводит к
краху всего сообщества).
Исследование биотических событий и особенно
биотических кризисов, их причин, путей, кото-
которыми природа выходила из критических ситуаций,
их влияния на последующее развитие жизни —
одна из увлекательнейших научных задач. Для
нашей же статьи о геологическом времени и
биостратиграфии важно то, что в геологической
летописи присутствуют такие моменты, что их
можно выявить в последовательности горных
пород и на этой основе сопоставлять породы.
* * *
К концу XVIII — началу XIX вв. спор между
нептунистами и плутонистами был доведён до такой
степени ожесточения, что сами эти названия, по
выражению известного русского геолога Ивана Василье-
Васильевича Мушкетова, «сделались выражением укора». В то
же время в геологии возникло направление,
представители которого относились нейтрально и бес-
беспристрастно и к идеям Вернера, и к идеям Геттона. Они
сосредоточили своё внимание исключительно на
геологических наблюдениях. В частности, в Англии с
этой целью в 1807 г. было учреждено Лондонское
геологическое общество. Одним из первых мероприятий
этого общества была организация работы по
составлению геологической карты Англии и Уэльса.
Карта была завершена в 1819 г.
Кратковременность биотических событий в
сравнении с более длительными «спокойными»
периодами даёт возможность точнее судить об
одновременности геологических явлений. Раздел
стратиграфии, занимающийся изучением биотиче-
биотических событий, получил даже специальное назва-
название — событийная стратиграфия. Действитель-
Действительно, биотические события можно сравнить с
памятными датами, своего рода красными листка-
листками календаря. Природа как бы отмечает свои
Вальпургиеву ночь или светлое Рождество, взятие
Бастилии или День космонавтики. Составление
такого мирового геохронологического календа-
календаря — одна из актуальных современных задач
палеонтологии и стратиграфии.
ШЛОЁЕК
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК ИЗУЧАЕТ
ЗЕМЛЮ
ГЕОЛОГИ
В ЭКСПЕДИЦИЯХ
Все хорошо знают, что такое туристический
поход. Человек пускается в путь, чтобы
побыть наедине с природой, вдали от циви-
цивилизации, увидеть новые края, полюбоваться красо-
красотой окружающей местности. А любая экспедиция,
в том числе геологическая, — это путешествие,
предпринятое с целью обогатить науку новыми
Дорога в горах Центрального Тянь-Шаня, по которой
пролегал маршрут многих экспедиций,
направлявшихся на поиски новых месторождений.
558
знаниями, собрать необходимые образцы, чтобы
впоследствии подвергнуть их научному анализу.
В экспедициях работают естествоиспытатели,
собиратели фольклора, искусствоведы, археологи,
т.е. все учёные, чьи объекты исследования нахо-
находятся далеко от их кабинетов.
Отправляясь в экспедиции, учёные, так же как
и туристы, нередко тоже собирают рюкзаки,
отказываются от городского комфорта, живут
наедине с природой — только для них это не
путешествия, а вынужденные условия работы.
Цель геологической экспедиции — изучение
горных пород, выяснение того, как образовались
отдельные участки земной коры, какие условия
существовали на Земле в то или иное время. Часть
этих проблем учёные решают в кабинетах, изучая
каменный материал, но все необходимые наблю-
наблюдения над горными породами проводятся гео-
геологами там, где эти породы залегают.
КАК ЖИВЁТСЯ
В ЭКСПЕДИЦИЯХ
Конечно, работая в экспедициях, геологи порой и
ловят рыбу, и собирают грибы, и любуются красо-
красотой природы. Но, экономя силы и время для ра-
работы, геолог в отличие от туриста не будет созда-
Человек изучает Землю
вать себе искусственных трудностей: постарается
использовать для передвижения машину или хотя
бы лошадь, предпочтёт жить в доме, а не в палатке,
готовить еду на примусе, а не на костре. Экспе-
Экспедиции бывают разные. Иногда в них участвует
большое число специалистов, район изучается не-
несколько лет. В этом случае стараются создать ком-
комфортные условия для жизни: организуются пос-
постоянные геологические базы, строятся дома или
снимается жильё в посёлках, приобретаются ма-
машины, нанимаются повара и т.д. В маленьких
экспедициях, состоящих из двух-трёх человек, как
правило, нет таких удобств: часто приходится
жить в палатках, а то и строить шалаши, пищу
готовить на кострах. Выходы на поверхность мно-
многих горных пород расположены далеко от дорог;
приходится добираться до них пешком и на себе
выносить образцы камней для анализа.
Верными помощниками путешественников, в
том числе геологов, нередко были лошади. В
специальных вьючных сумках или ящиках они
перевозили на себе личные вещи людей, продукты,
наборы инструментов, сопровождая исследова-
исследователей в многодневных маршрутах. На лошадях
вывозились и коллекции образцов. При перепра-
переправах через бурные реки лошадь не раз спасала
человека. Умные животные выводили заблудивши-
заблудившиеся экспедиции, отыскивали воду, охраняли
лагерь от зверей.
Лошадей для экспедиций обычно нанимали в
той местности, где проходили маршруты. Как
правило, с ними отправлялся проводник из
местных жителей, хорошо знающий свой край. Он
ухаживал за лошадьми и помогал учёным выби-
выбирать более безопасный маршрут путешествия.
Кстати, проводники часто были охотниками и
рыболовами и снабжали экспедицию свежими
продуктами.
I
* * *
1£аждый район земного шара имеет свои специфические
ш\особенности. Знание их нередко помогает геологу в ра-
работе, а незнание может привести к плачевным результатам.
На одном из пляжей Сахалина нет ни гальки, ни песка;
на поверхность здесь выходят горные породы. Они же
слагают морское дно. Геологи обратили на это внимание и
решили во время отлива исследовать выходы горных пород
на дне, для чего пришлось изучить график морских
приливов и отливов этого района. Оказалось, что макси-
максимальный отлив наступает в 5 утра. На неделю всей
экспедиции пришлось перейти на другой образ жизни:
вставали в 4 утра, работали до 10, потом завтракали,
спали, а во второй половине дня обрабатывали материалы
и не позднее 10 часов вечера ложились спать. Таким об-
образом удалось открыть новые месторождения. Оказалось,
что под морской водой скрывался крупный разлом земной
коры, образовавшийся около 100 млн лет назад. По этому
разлому на поверхность Земли поступали базальты
уникального для Сахалина состава, подобные
изливающимся сейчас по разломам в центре океана. Были
пересмотрены существовавшие представления о строении
земной коры в этом районе.
И в настоящее время лошади вы-
выручают многие экспедиции в тех
местах, где нет автомобильных дорог.
На лошадях завозят взрывчатку для проведения
геофизических работ на горных склонах; на них
путешествуют по тайге, вывозят грузы с перевалов.
В Средней Азии вместо лошадей иногда исполь-
используют ишаков или верблюдов. Сейчас всё труднее
найти лошадей для экспедиций — их поголовье в
России резко сократилось; но до сих пор сущест-
существуют места, в которых ни автомобиль, ни вертолёт
не может помочь геологу.
что нужно
ГЕОЛОГУ?
Люди изобрели немало новых приборов, позво-
позволяющих изучать горные породы, создали новые
ткани для одежды путешественников, более удоб-
удобные и лёгкие палатки и спальные мешки. В экс-
экспедициях появляются вездеходы-амфибии, пере-
передвигающиеся и по суше, и по воде; геологи летают
на вертолётах и самолётах, ездят на автомобилях
повышенной проходимости. Но неизменными оста-
остались три предмета, без которых ни один геолог не
выйдет на маршрут: полевой дневник, геологичес-
геологический молоток и компас.
«ЧТО НЕ ЗАПИСАНО,
ТО НЕ НАБЛЮДАЛОСЬ»
Полевой дневник (а им может служить как специ-
специальная записная книжка, так и обычная тетрад-
тетрадка) — это самый ценный предмет в геологической
экспедиции. Всё, что наблюдает исследователь на
маршруте, все сведения о том, какие горные поро-
породы он изучал, как и где они залегают, какой имеют
состав, данные о маршруте — всё это записывается
в полевом дневнике. Пропажа дневника означает,
что весь маршрут надо проходить снова, что все
Лагерь геологов в сибирской тайге.
559
Энциклопедия для детей
усилия экспедиции пропали даром.
Воспоминания геолога о маршруте, все
его представления, не подкреплённые
записями, т.е. фактическим материалом, превра-
превращаются в фантазии.
Полевой дневник заполняется карандашом,
чтобы записи не пострадали от воды. Отправив все
вещи багажом, геолог всегда везёт полевые
дневники с собой, чтобы они не потерялись. Упав
в реку, вымокнув до нитки, исследователь в
первую очередь проверит, цел ли полевой дневник.
Прежде чем сушиться самому, он аккуратно
разберёт листочки с записями, высушит их,
убедится, что они не пострадали.
* * *
Работа на морском берегу, особенно таких широко
открытых к океану морей, как Охотское, заставляет
исследователя хорошо изучить поведение моря, знать
признаки, по которым можно угадать наступление
высокого прилива, возникновение шторма или приход
гигантской волны цунами, в считанные минуты сносящей
целые поселки. Не угадав, когда наступит прилив, можно
оказаться в ловушке; и хорошо, если найдётся камень, на
котором, скорчившись, можно переждать долгие часы до
отлива. Если человек не заметит, что вода далеко ушла от
берега — в это может являться предвестником цунами, —
и не поднимется на ближайшую сопку, то ничто уже не
спасёт его.
На Курилах могут неделями держаться густые, как
молоко, туманы. Даже опытные вулканологи, застигнутые
таким туманом на вулкане, теряют ориентацию и порой
долго блуждают по острову, пока не наткнутся на погра-
пограничников. Даже отправляясь в короткий маршрут, следует
предусмотреть возможность превращения его в
многодневное путешествие: взять с собой запас
продуктов, сменную одежду, тёплые вещи.
На острове Парамушир (одном из самых северных
островов Курильской гряды) двое вулканологов решили
сделать несколько фотоснимков горных пород и
увлеклись съёмками необычных видов вулкана в надви-
надвигающемся тумане. Кончилась эта история тем, что
спустился туман, люди потеряли ориентировку и две
недели блуждали по острову в лёгких штормовках, без
еды и сигарет, с несколькими спичками, которые
пришлось расщеплять пополам. В конце концов они на-
набрели на пограничную заставу, но ещё долго после этого
носили в карманах куски хлеба.
ь
* * *
Геологу надо помнить, что в горах солнечной Грузии
уже на высоте 1500—2000 м в августе может пойти
снег и без тёплой одежды в рюкзаке туда лучше не
подниматься.
А в Якутии крохотные ручейки, текущие с гор, могут в
считанные часы превратиться в бушующие реки. Группа
геологов решила заночевать посреди речной долины.
Люди были опытные, поэтому выбрали для ночлега место,
густо поросшее тальником, которое давно не затоплялось
при разливе реки. Однако ночью пошёл дождь, и они
проснулись утром, уже окружённые водой. Геологи
догадались связать ветки тальника, сделать на них помост
и пролежали на атом шатком сооружении трое суток,
пока вода не спала. Экспедиция планировалась
многодневной, поэтому еды им хватило, но часть вещей
уппыла, и пришлось прервать маршрут и вернуться в
лагерь.
ВЕРНЫЙ
СПУТНИК ГЕОЛОГА
Геологический молоток уже несколько веков со-
сопровождает геологов во всех экспедициях. Он слу-
служит не только для отбивания кусочков горных
пород, чтобы увидеть их свежий скол или взять
образцы для анализов, но используется и во мно-
многих других случаях.
На молоток можно опираться при крутых
подъёмах, им нащупывают брод в реках; он
помогает проделывать ступеньки при подъёме по
скользкому склону. Рукоятка молотка обычно
имеет длину 70 см — это увеличивает силу удара
и позволяет использовать его в качестве палки.
Перелом рукоятки может привести к травме
геолога, поэтому для её изготовления выбираются
особые породы дерева и тщательно высушиваются.
Сам молоток должен быть сделан из хорошей
стали, иначе он будет крошиться при разбивании
твёрдых пород, а осколки могут попасть в глаз.
Каждый геолог тщательно ухаживает за своим
молотком, после маршрута замачивает в воде,
чтобы дерево не пересохло, бинтует рукоятку,
чтобы не образовались трещины, полирует ца-
царапины.
Молоток с нанесённой на рукоятку шкалой,
превращается в линейку — им измеряют мощность
слоев. Острым концом молотка можно подцепить
упавший предмет, а тупым — забивать колышки
для палаток. Молотком можно нарубить веток,
если нет топора; открыть консервную банку, если
потерялся нож; воткнутый рукояткой в землю —
может служить стулом. Проецируя длину рукоят-
рукоятки молотка на склон, можно узнать высоту горы.
Трудно перечислить всё, что может сделать
опытный геолог, имея в руках геологический
молоток; поэтому и бережёт он своё орудие труда
как верного помощника.
ОСОБЫЙ КОМПАС
■
Увидев первый раз геологический компас, даже
опытный турист удивится: и стрелки есть, и сто-
стороны света отмечены, но почему-то запад рас-
расположен справа от севера, а восток — слева. А дело
в том, что геологу приходится определять, нап-
направление, ориентируя компас не на какой-то пред-
предмет (как это делает турист), а на себя. Это особенно
важно, когда определяется направление наклона
слоев горных пород. Вот для его удобства стороны
света на геологическом компасе и поменяли мес-
местами.
Геологический компас снабжён и специальным
угломером, чтобы определять углы падения слоев,
Для стрелок предусмотрен фиксатор, закрепля-
закрепляющий их в определённом положении, — это очень
удобно. Чтобы компас был всегда под рукой, но не
повредился на маршруте, он упаковывается в
специальный плотный чехол из пластмассы, кожи
или брезента, который может прикрепляться к
560
Человек изучает Землю
Геологи в экспедициях должны уметь многое, в частности разжечь костёр без спичек.
Энциклопедия для детей
Обнажение горных
пород — ценный источник
информации для геолога.
Изучая их, можно узнать
о событиях, происходивших в далёкие
геологические эпохи. На фото
изображён крутой обрыв
на правом берегу реки Акбура, текущей
по северным предгорьям Алайского
хребта (Средняя Азия). Внизу видны
плотные серые известняки
каменноугольной системы
(А — на схеме), свидетельствующие
о том, что здесь примерно 300 млн лет
назад находилось обширное море.
Затем осадки древнего бассейна были
подняты выше уровня моря и долгое
время разрушались. Только в начале
кайнозойской эры, около 60 млн лет
назад, территория опустилась
настолько, что здесь стали снова
накапливаться осадочные породы.
Об этом говорят пласты красноватых
палеогеновых глин и песчаников
(Б — на схеме), которые залегают
на известняках. Наклон пластов
свидетельствует о том, что район снова испытал горообразование. Горные породы снова подверглись разрушению и
размыву. Сравнительно недавно — 25—300 тыс. лет назад — горный поток отложил поверх древних отложений
небольшой — 2—2,5 м — слой гравия и гальки четвертичного возраста (В — на схеме), залегающий горизонтально.
Позднее территория снова испытала поднятие, о чём свидетельствует глубокий врез реки.
поясу. Для того чтобы удобнее было ориен-
ориентироваться на местности, в компас вставлено
зеркальце со специальной нитью. В корпус
компаса встроена ампула с капелькой жидкости
(так называемый уровень), чтобы можно было
пользоваться им на весу или на неровной местности
и быть уверенным-, что компас расположен строго
параллельно земной поверхности и замеры пра-
правильны. Компас может служить и линейкой — для
этого одна из сторон его разделена на сан-
сантиметровые и миллиметровые отрезки. Устройство
этого прибора так хорошо продумано, что и сейчас
можно пользоваться компасами со столетним
стажем работы, они ничем не отличаются от
современных. Только корпуса их сделаны из
настоящей меди, а футляры — из хорошей кожи.
В последнее время всё чаще организовываются
морские экспедиции. В них на специально оборудо-
оборудованных судах геологи исследуют различными
методами строение дна океанов и морей, с
помощью специальных приборов отбирают мор-
морские осадки, бурят скважины в морском дне, чтобы
извлечь горные породы. В такие
экспедиции обычно вместе от-
отправляются геологи разных спе-
специальностей и проводят совмест-
совместные исследования морского дна.
Комплексные группы, состоящие
из геологов разных специаль-
специальностей, часто собираются и в
сухопутных экспедициях.
Поиски обнажений горных по-
пород, необходимых для решения
какой-либо проблемы, часто похо-
похожи на поиски кладов. В непри-
неприступных горах, непроходимых ле-
лесах, пустынях, на морском дне —
везде скрываются каменные сви-
свидетельства прежней жизни Зем-
Земли. Необходимо знать, что пред-
представляет собой этот клад, остав-
оставленный природой, а ещё лучше —
знать, где его искать. И помогает
в этих поисках геология.
562
Человек изучает Землю
МИКРОСКОП
ВСЁ-ТАКИ НУЖЕН
Геологи в полевых условиях часто не могут
разобраться, что же всё-таки они нашли. Дело
не в том, что они не знают горных пород и
минералов: просто иногда невооружённым глазом
невозможно рассмотреть отдельные их • зёрна.
Именно поэтому каждый геолог носит с собой лупу.
Но далеко не всегда даже с помощью лупы удаётся
определить мельчайшие зёрна минералов, слага-
слагающих горные породы. Многие минералы похожи
друг на друга, и их практически невозможно
отличить друг от друга в мелких зёрнах. Какой же
выход из этого затруднительного положения? Для
этого они используют поляризационный микро-
микроскоп, который не только помогает хорошо разли-
различать самые мелкие зёрнышки, но ещё и позволяет
определять такие свойства минералов, которые
даже не были известны до его изобретения. О том,
как появился поляризационный микроскоп, как
он устроен и что с его помощью можно увидеть, и
пойдёт речь ниже.
КАК ВСЁ
НАЧИНАЛОСЬ?
Сначала немного истории. В 1669 г. датскому учё-
учёному Эразму Бартолину привезли из Исландии
загадочные прозрачные кристаллы, которые на-
назвали исландским шпатом. Они обладали необыч-
необычным свойством: если сквозь такие кристаллы смот-
смотреть на какой-либо предмет, то изображение раз-
раздваивалось. Бартолин описал это явление как
«двойное лучепреломление» и послал образцы ми-
минерала вместе со своим докладом в Лондонское
Королевское общество, считавшееся в то время
крупнейшим центром мировой науки. Ответ был
ошеломляюще прост: «Этого не может быть, по-
потому что не может быть никогда».
Вся эта история так и осталась бы курьёзом,
если бы английский учёный Уильям Николь не
сконструировал из этих кристаллов специальную
призму, преобразующую обычный свет в поляри-
поляризованный. Другой английский учёный Генри
Клифтон Сорби на основе призмы Николя создал
в 1851 г. поляризационный микроскоп, который
позволял не только рассматривать предметы с
большим увеличением, но и изучать различные
оптические свойства кристаллов. Оказалось, что
— Мы люди бедные и по бедности своей
мелкоскопа не имеем, а у нас и так глаз
пристрелямши.
Н.С. Лесков
«Левша»
большинство минералов, которые кажутся непроз-
непрозрачными (амфиболы, пироксены и др.), прозрач-
прозрачны, если из них изготовить тонкую пластинку.
Поэтому для изучения пород с помощью поляриза-
поляризационного микроскопа начали делать специальные
шлифы, представляющие собой пластинки породы
(толщиной, как правило, 0,03 мм), наклеенные на
стекло с помощью специальной смолы — канад-
канадского бальзама. В результате в середине XIX в.
появился ещё один метод исследования мине-
минералов — кристаллооптический, что позволило
Эразм Бартолин смотрит сквозь кристалл исландского
шпата на надпись, которая при этом раздваивается.
563
Энциклопедия для детей
изучать не только крупные кристаллы,
но и самые маленькие зёрна различ-
различных минералов.
Микроскоп позволил точно определять минера-
минералы, слагающие горную породу, а в некоторых
случаях и их приблизительный химический сос-
состав. Под микроскопом можно видеть, как мине-
минералы соседствуют и взаимодействуют друг с
другом, исследовать разнообразные вростки в
зёрнах. Изучение горных пород с помощью
микроскопа часто способно пролить свет на то, как
они образовались и связаны ли с ними место-
месторождения полезных ископаемых.
Этот метод положил начало науке о горных
породах — петрографии.
СВОЙСТВА
МИНЕРАЛОВ ПОД
МИКРОСКОПОМ
Какие же свойства минералов можно определить с
помощью поляризационного микроскопа?
ОКРАСКА
И ПРОЗРАЧНОСТЬ
Во-первых, прозрачность и окраску минерала. По-
Подавляющее большинство минералов прозрачны в
тонких пластинках (шлифах). Непрозрачными бы-
бывают только рудные минералы (магнетит, пирит,
галенит и самородные металлы). Многие минералы
имеют свою собственную окраску, которая может
меняться в зависимости от направления проходя-
проходящего света. Это явление называется плеохроизмом.
Его иногда можно наблюдать и без микроскопа.
Возьмите, например, прозрачный кристалл тур-
турмалина и посмотрите сквозь него на солнце (сол-
(солнечный свет частично поляризован). Если смотреть
сквозь длинные грани кристалла, то турмалин
будет иметь ярко-зелёную или коричневую окрас-
окраску, а если повернуть его торцевой стороной, то
окраска турмалина станет значительно темнее, а в
некоторых случаях — чёрной.
ПОКАЗАТЕЛИ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ
Одним из самых важных свойств минералов явля-
является их способность преломлять лучи света. Коли-
Количественно преломление оценивают с помощью спе-
специального показателя, который равен отношению
скоростей света в какой-либо среде и скорости
света в вакууме. Если опустить ложку в чашку с
водой, часто кажется, что ложка переламывается
на границе воды и воздуха. Вынимаете ложку — а
она целая. Причина этого явления в разнице пока-
показателей преломления света воды и воздуха. Чем
больше разница показателей преломления двух
различных сред, тем под большим углом будет
искажаться изображение предмета. Чем больше
разница показателей преломления какого-нибудь
минерала и его окружения (воздух, вода, другие
вещества), тем этот минерал будет сильнее блестеть
и чётче будут видны контуры минерала. На этом
основан иммерсионный (от лат. immersio — «по-
«погружать») метод определения минералов. Имея
набор иммерсионных жидкостей (с известными
для каждой показателями преломления), исследо-
исследователь выбирает из них такую, чтобы при погруже-
погружении в неё зёрнышек исследуемого минерала грани-
границы между минералом и жидкостью не были видны
под микроскопом. Если он нашёл такую жидкость,
то показатель преломления минерала равен пока-
показателю преломления жидкости.
ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ
И ДРУГИЕ СВОЙСТВА
Ещё одно важное свойство кристаллов — это явле-
явление двулучепреломления, описанное нами в начале
статьи. Оказалось, что им обладают почти все
кристаллы (за исключением минералов кубичес-
кубической сингонии). У исландского шпата это явление
настолько сильно, что его видно невооружённым
Облик горных пород под
поляризационным микроскопом.
Магма одного и того же состава,
кристаллизуясь с разной скоростью,
может образовывать различные породы:
габбро— медленно
застывшая на большой
глубине;
долерит — быстро
кристаллизовавшийся
в приповерхностных условиях.
564
Человек изучает Землю
глазом. У других минералов оно слабее и может
быть измерено только с помощью специальных
устройств, вмонтированных в поляризационный
микроскоп. Раздваивание изображения происхо-
происходит потому, что кристаллы расщепляют входящий
в них луч света на два, каждый из которых имеет
свой показатель преломления. Эти два луча обла-
обладают различными скоростями и проходят внутри
кристалла под разными углами, а выходят с другой
его стороны на некотором расстоянии друг от дру-
друга. Понятно, что расхождение будет тем больше,
чем больше разница между показателями прелом-
преломления и толще пластинка минерала, через которую
пропускается луч. Разница между показателями
называется величиной двулучепреломления. У
каждого кристалла этот показатель изменяется в
зависимости от того, в каком направлении мы
будем пропускать пучок света. Максимальная для
кристалла величина двулучепреломления являет-
является оптической константой, характеризующей дан-
данный минерал.
Каждый минерал имеет такие направления,
вдоль которых не происходит двулучепрелом-
двулучепреломления. Такие направления называются оптичес-
оптическими осями. В различных минералах может быть
разное число оптических осей.
Русский учёный Евграф Степанович Фёдоров
A853—1919), который является одним из осново-
основоположников петрографии в России, предложил
использовать в сочетании с микроскопом теодолит-
теодолитный столик. Установив такой столик на микро-
микроскопе, исследователь получает возможность пово-
поворачивать шлиф в любых направлениях. Этот
прибор получил название «фёдоровского столика».
С его помощью можно очень точно определять углы
между оптическими осями, направлениями спай-
спайности и многое другое.
Мы рассмотрели только самые главные оптичес-
оптические свойства минералов, которые можно опреде-
определить с помощью поляризационного микроскопа.
ЕЩЁ
чуть-чуть
О МИКРОСКОПЕ
Многие минералы окрашены. Их цвет иногда ме-
меняется при изменении состава, иногда при нару-
нарушении кристаллической структуры (структурные
дефекты), а иногда из-за включений какого-нибудь
другого окрашенного минерала. В качестве при-
примера можно привести кварц с зелёной окраской,
вызванной тонковолокнистыми вростками актино-
лита. Ценятся украшения из «тигрового» или «со-
«соколиного глаза». Необычные переливы, игра цве-
цветов на полированной поверхности обусловлены
тем, что тонкоигольчатые параллельные сростки
амфибола (жёлтого для «тигрового глаза» и синего
для «соколиного») изогнулись под действием на-
нагрузок ещё во время образования, а затем обросли
зёрнами кварца (окварцевались). При полировке
эти тонкие кристаллы ломались бы, если бы они
не были «залиты» в прочный кварц. Без микроско-
микроскопа расшифровать подобные взаимосвязи между
минералами было бы невозможно.
В состав интрузивных магматических пород
входит много минералов. Они различаются по
цвету, блеску, наличию или отсутствию трещин и
по другим характеристикам.
Под микроскопом можно видеть последователь-
последовательность образования минералов из магмы: те,
которые выросли первыми, представляют собой
хорошо огранённые кристаллы, а зёрна других,
которые появившихся позже, занимают проме-
промежутки между ранее выделившимися и имеют
неправильную форму.
РАСТЕНИЯ —
РАЗВЕДЧИКИ НЕДР
ЗЕЛЁНЫЕ
КЛАДОИСКАТЕЛИ
В ночь на Ивана Купала на папоротнике
расцветает прекрасный цветок. Однако ищут
цветок не ради красоты его. В том месте, где
появится это светящееся чудо, зарыт клад. Тяжело
его добыть. Стережёт клад нечистая сила. Но
манит чудесный цветок людей, и раз в год летней
ночью отправляются они на опасные поиски
богатства.
Это всего лишь красивая сказка. Но, как и в
каждой сказке, содержится в ней доля правды.
Действительно, многие растения могут помочь
людям найти клад. Но клад особый, не тот,
который зарыли пираты или разбойники в ожида-
ожидании лучших времён. А тот, который укрыла от
наших глаз природа. И в этих кладах — не только
золото и самоцветы. В пустыне, несомненно, и
пресная вода является драгоценным кладом. А для
геологов «клады» — это и руды, и нефть, и газ, и
природные строительные материалы, и многое
другое.
Растения могут помочь нам в поисках руд. Уже
много веков назад рудознатцы (разведчики полез-
полезных ископаемых на Руси) и горнодобытчики
обратили внимание на то, что растительность на
месторождениях полезных ископаемых не такая,
как в окрестностях, на окружающих территориях.
С XVI в. её стали специально изучать. Ещё в
1550 г. немецкий учёный Георгиус Агрикола
565
Энциклопедия для детей
писал: «Трава над рудными жилами
весной и осенью... отличается от
растущей по соседству. Трава здесь
низкая и нездоровая. Деревья над месторождением
весной с голубоватыми или свинцово-серыми
листьями, особенно верхними, чёрной или другой
неестественной окраски, стволы расщеплённые, и
ветер их легко выворачивает, открывая жилу. Там,
где бывает полоса этих удивительных растений,
которых не видно по соседству, есть жила». В
1763 г. М.В. Ломоносов отмечал: «На горах, в
которых руда и другие минералы родятся, расту-
растущие деревья бывают обыкновенно нездоровы, то
есть листья их бледны, а сами низки, кривле-
ваты... и прежде совершенной старости своей
подсыхают, а трава, над жилами растущая, бывает
обыкновенно мельче и бледнее».
Руда может залегать глубоко. Как же тогда
растения её обнаруживают? Во-первых, над зале-
залежами (месторождениями полезных ископаемых) в
почвах содержится больше некоторых веществ,
чем на окружающих территориях. Во-вторых,
грунтовые воды, проходя через залежь или вблизи
неё, растворяют некоторые, присущие только ей,
НАДЁЖНЕЙ ПРИБОРОВ?
Проблема прогноза землетрясений и вулканических
извержений стоит очень остро, потому что зачастую
от этого зависят сотни и тысячи человеческих жизней. Раз-
Разработкой методов сейсмического прогноза занимаются
учёные во всех странах мира. Хочется надеяться, что
когда-нибудь люди перестанут страдать из-за внезапного
гнева стихии.
Не следует ли более внимательно следить за
поведением животных накануне подобных стихийных
бедствий? Хорошо известно, что многие из них без-
безошибочно определяют приближение землетрясения или
извержения вулкана, а некоторые виды даже «эва-
«эвакуируются» в более безопасные места.
Растения, конечно, не могут сдвинуться с места, но
реакция их на приближающееся бедствие иногда
проявляется очень отчётливо. Большинство растений
способно чувствовать самые незначительные изменения
магнитного поля Земли и газового состава атмосферы и
меняют при этом, например, цвет листьев. А экзотичес-
экзотический цветок королевская примула, растущий на склонах
вулканов острова Ява (в Индонезии), распускается всегда
только в преддверии извержения вулкана. Это связано с
тем, что возникающее ультразвуковое поле ускоряет
движение питательных соков по капиллярам и весь
процесс обмена веществ растения.
Королевскую примулу так и называют в тех местах —
«цветок извержений», «цветок разрушения», «цветок
смерти». Но знающие люди используют её в качестве
природного сейсмографа. Для местных жителей она
служит своеобразным сигнализатором грозящего им
бедствия. Завидев расцветшую королевскую примулу,
обитатели деревень, расположенных у подножия вулкана,
покидают свои дома и уходят в безопасные места. По
свидетельству многих поколений аборигенов, этот
чудесный цветок ни разу не ошибся в своих предска-
предсказаниях.
566
и потом выносят на
это и реагирует расти-
химические соединения
поверхность. Именно на
тельность.
Не все растения одинаково реагируют на
избыток того или иного вещества. Одни ведут себя,
как обжоры. Где бы они ни росли, стараются
извлечь из почвы как можно больше полю-
полюбившихся им химических соединений (но только
их, а не все подряд). Им всё равно — бедна почва
этими элементами или богата. Вторые очень
разборчивы, они — «привереды». Как бы много ни
было в почве какого-либо химического элемента,
они возьмут столько, сколько им нужно, т.е. свою
норму и не больше, или не возьмут вообще. Про
третьих можно сказать, что они неразборчивы и
едят всё, что им дают. Чем больше содержится в
почве какого-либо вещества, тем больше они его
поглощают, не обращая внимания на то, пользу
или вред им это приносит. А чаще всего это
приносит им вред.
Именно третья группа растений и помогает в
поисках руды. По ним, например, можно уста-
установить границы месторождения. Таких растений
немного, поэтому следует быть очень наблю-
наблюдательными и обращать пристальное внимание
даже на небольшие изменения внешнего вида
«зелёных помощников».
На избыточное содержание определённых хи-
химических элементов эти растения реагируют
по-разному. Одни из них «болеют», а другие
изменяются так, что даже иногда образуют новые
виды. Такие растения уже самим своим присут-
присутствием говорят: здесь лежит руда. Их известно
немного — всего около 60.
Всеобщих правил, по которым можно искать
руду с помощью растений, не существует. Ведь
каждое растение с каждым химическим элементом
ведёт себя по-своему, реагирует на него индиви-
индивидуально, поэтому и «болезни» у них разные.
Например, в США, в штате Монтана, на известном
месторождении Анаконда при избытке солей меди,
железа и мышьяка подорожник большой (очень
распространённое растение, часто попадающее нам
под ноги) болеет и становится уродливым. Шипов-
Шиповник же, наоборот, начинает буйно разрастаться.
При поисках никеля обращают внимание на
окраску растений. Если листья стали синеватыми
и ещё более узкими, а размер самих растений
значительно уменьшился — это верный признак
близости никелевых руд. Например, на Южном
Урале нормальная высота грудницы — сероватого,
опушённого многочисленными волосками расте-
растения семейства сложноцветных с жёлтыми цвет-
цветками — 20—30 см. Если никеля в почве становится
в 30 раз больше нормы, то высота растения
уменьшается до 10—15 см, а если в 50 раз
больше — то растение вырастает всего до 4—7 см.
У сон-травы, растущей вблизи никелевых место-
месторождений, исчезает или сильно упрощается её
крупный светло-лиловый цветок, часто она стано-
становится альбиносом. Из-за избытка никеля многие
растения даже перестают давать семена.
А вот если листья некоторых растений приобре-
Человек изучает Землю
ли красно-бурый или буро-чёрный оттенок, внизу
может находиться месторождение меди. Такое
изменение окраски обнаружено у княжика сибир-
сибирского — лианы с невзрачными желтовато-белыми
цветками — и у двух растений из семейства
розоцветных: лапчатки и таволги. Большинство
растений становится намного крупнее. Это неуди-
неудивительно — ведь медь стимулирует их рост, а
также повышает содержание хлорофилла в листь-
листьях в 6 раз. Растения с повышенным содержанием
хлорофилла в листьях отражают больше света в
инфракрасной части солнечного спектра. Поэтому
их легко обнаружить при фотосъёмке с самолёта.
На Рудном Алтае (так обычно называют западную
часть Алтая) на медные залежи указывает качим.
Это крупное растение из семейства гвоздичных.
Его многочисленные белые цветки хорошо заметны
издалека.
Для месторождений цинка существуют универ-
универсальные индикаторы — растения, живущие только
на почвах с избытком этого элемента: это фиалка
и ярутка. Они даже получили специальное наз-
название — «calaminaria», означающее в переводе с
латинского «живущие на силикатах цинка». На
цинк чутко реагирует и колокольчик круглолист-
круглолистный. Цветок у него меняется: нежные лепестки и
тычинки начинают срастаться или их, наоборот,
становится больше (вместо 5 появляется 7 или 9).
У мака и ремерии вблизи месторождений цинка,
свинца и стронция лепестки оказываются рас-
рассечёнными на мелкие доли.
Из-за повышенной радиоактивности (возни-
(возникающей вблизи залежей урановых руд) листья
сливы меняют свою окраску: они становятся
бледно-зелёными с желтовато-бурым оттенком.
Присутствие урановых руд часто бывает причиной
того, что цветки многих растений не дают завязей.
Часто под влиянием радиоактивности происходят
мутации (наследственные изменения) и образо-
образование аномальных (отклоняющихся от нормы)
форм растений. Например, в лесах экваториальной
Африки в таких случаях образуется много форм с
увеличенным в несколько раз числом наборов
хромосом в клетках. Учёными найдены виды
растений, указывающие не на сам уран, а на его
спутники, например селен. В США к таким
растениям относятся несколько видов астрагалов
(растений из семейства бобовых). Под влиянием
селена происходит торможение роста многих видов
растений.
Некоторые руды настолько ядовиты, что в
местах их выхода нет никакой растительности. Это
наблюдается, например, вблизи залежей пла-
платиновых руд в Южной Африке.
В Хибинах (горы на Кольском полуострове)
стоит обратить внимание на пойменные леса. Здесь
обычны разрежённые ивняки и березняки с
осокой. Черёмуховые леса с богатым разно-
разнотравьем — несомненный признак того, что речка
вытекает из апатитового месторождения. Иногда в
горах близ такого месторождения можно заметить
крупные ели, которые растут в два раза быстрее
своих соседей. Ели эти растут на выходах
грунтовых вод, также протекающих
вблизи апатитов. Залежи фосфатов,
так же как и апатитов, действуют на
растения как естественные удобрения.
МОЖНО ЛИ РАЗЛИЧИТЬ
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
ПО РАСТЕНИЯМ?
Если лететь на самолёте над тундрой или тайгой,
то можно увидеть, что внизу расстилается бес-
бескрайний зелёный ковёр. Как изучают с самолёта
растительность ботаники — это понятно: сверху
хорошо видно, где еловый лес, где сосновый, а где
лиственные породы; прекрасно различимы моло-
молодые деревца на месте вырубок или пожарищ. Но
как с самолёта можно изучать геологию там, где
всё сплошь покрыто растительностью?
Чистые сосновые боры обычно растут на песках.
Если в песках встречаются слои глин, то в
у-.-
Песчаная акация — растение с мощными корнями,
которое чувствует воду на большой глубине в пустыне.
567
Энциклопедия для детей
Сосновый бор на песках в окрестностях Москвы.
сосновых борах появляется берёза. При близком
залегании алевритов (пород, состоящих из пыле-
ватых частиц), глин и суглинков в сосновых лесах
появляется ель. Если глины с примесью известня-
известняков, то в бору растут пышные луговые травы. Эти
закономерности типичны для стран Балтии, цен-
центральной и северной частей Европейской России.
Весьма специфическая растительность разви-
развивается и на серпентинитах. Например, на Кубе
среди пышных высоких полулистопадных тро-
тропических лесов на серпентинитах встречается
растительность совершенно иного облика — край-
крайне сухолюбивая. Это колючие кустарники до 5 м
высотой с мелкими листьями, агавы и сухолюби-
сухолюбивые пальмы.
На породах, богатых кальцием (известняках и
гипсах), — особая, присущая только им раститель-
растительность. Но растительность на гипсах совершенно не
похожа на растительность на известняках. Значит,
растения реагируют здесь не на избыток кальция.
Действительно, карбонатные породы обычно очень
сухие, потому что по трещинам вода быстро
568
Тропическая растительность, предпочитающая селиться
на выходах серпентинитов (Куба}.
просачивается на глубину. Гипсы хорошо впи-
впитывают влагу и удерживают её, поэтому на них
возникают очень благоприятные условия увлаж-
увлажнения. В то же время гипс вредно воздействует на
растения и гипсоносные породы настолько плот-
плотные, что немногие растения могут пробить их
корнями.
В горах растительность зависит от высоты над
уровнем моря, крутизны склона и стороны света,
к которой он обращен. Но если в одинаковых
условиях встречается разная растительность, то
можно говорить о различиях и в горных породах.
В Восточных Саянах на песчаниках растёт кедро-
кедровый лес, под пологом которого — заросли
золотистого рододендрона и зелёных мхов, а на
диоритах (магматических породах) в тех же
условиях — берёза и лиственница. Это на высоте
1500 м. А на высоте 2000 м песчаники покрыты
карликовыми берёзами и ивами, а скалы —
лишайниками. На диоритах же растут кусты
золотистого рододендрона и тундровые травя-
травянистые растения — водяника и бадан. .«,».-,„ ,
ЧЕЛОВЕК
ИЗМЕНЯЕТ ЗЕМЛЮ
Люди уже сравнялись по силе воздействия на
природу и с реками, и с ветром, и с волнами.
Сегодня им подвластно всё: они могут передвигать
горы, останавливать реки, осушать моря. Однако
не всегда человек рассчитывает свою силу и думает
о последствиях содеянного. Он окружил себя блага-
благами цивилизации, за которые ему приходится пла-
платить дорогой ценой: своим здоровьем, погибшими
землями.
Как могут гибнуть растения и животные — это
ясно. Но как гибнут земли? Они ведь не живые.
«Погибшие» — это такие земли, на которых ничего
нельзя вырастить и построить.
Причём люди уничтожают не земли своих
врагов, чтобы легче было их победить, а свои
собственные, являющиеся национальным достоя-
достоянием той страны, в которой они родились и
выросли.
МАСШТАБЫ
ВЛИЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
НА ЗЕМНУЮ КОРУ
Древние люди поклонялись могучим силам
природы и старались приспособиться к окру-
окружающему их миру. Прошли века, и поло-
положение изменилось: современный человек бесцере-
бесцеремонно вторгается в тайны планеты и приспосаб-
приспосабливает окружающий мир для своих нужд. Он ак-
активно использует уже более половины суши. Почти
10% её площади занимают города, заводы, руд-
рудники, дороги; чуть больше 13% — распахано,
занято садами и плантациями, 25% — исполь-
используется как сенокосы и пастбища. На 5% площади
суши человек посадил новые леса.
С каждым годом используется всё больше и
больше земель. Только пашен, садов и плантаций
за последние 60 лет стало почти в 2 раза больше.
Но влияние человека распространяется не только
вширь, но и вглубь — в ' недра Земли. При
строительстве крупных сооружений роют котло-
котлованы глубиной до 100 м. Когда добывают уголь и
руду открытым способом, образуются огромные
ямы — карьеры глубиной до 800—1000 м. В
Европе угольные шахты достигают 1300 м. Для
добычи серебра требуются ещё более глубокие
шахты — 2200 м. Глубина некоторых рудников в
Южной Африке и Индии достигла почти 4000 м —
там добывают золото. Нефть, газ и вода откачи-
откачиваются с глубин до 8—10 км.
Ежегодно при добыче полезных ископаемых,
строительстве и других видах деятельности из недр
Земли извлекается и перекладывается с места на
место не менее 100 млрд т горных пород. В
пересчёте на одного жителя планеты получается,
569
Энциклопедия для детей
Заброшенный карьер, который используется под свалку
разнообразных промышленных отходов, — пример
неразумного использования природной сферы.
Только через сто с лишним лет после того, как старатели
закончили добычу золота из россыпи, на отвалах начала
восстанавливаться лиственничная тайга.
Саяны (Южная Сибирь).
что он «перелопачивает» около 25 т каменного
материала. Ежегодно Земля теряет примерно
3 млрд т нефти и газа, которыми обогреваются
наши дома, приводятся в движение машины.
Превратившись в синтетические материалы, нефть
и газ обувают, одевают нас и делают ещё
много-много полезных дел. Ещё больше сжигают
каменного угля.
Человек извлекает из недр Земли необходимое
сырьё. Попутно он перемещает огромные массы
«бесполезных ископаемых», под которыми или
внутри которых находится желанное вещество. В
результате возникает вопрос: «Что делать с
отходами?» Чаще всего их складируют непода-
неподалёку, засоряя, обезображивая и фактически унич-
уничтожая природу окрестностей. Всё это напоминает
трапезу некоего гигантского неряшливого обжоры
Гаргантюа, который разбросал объедки вокруг
стола. Сейчас уже скопилось более 1600 трлн м3
«пустых» горных пород и отходов переработки руд.
В настоящее время свыше 4% площади суши
занимают «погибшие» земли, по вине людей
полностью утратившие плодородие и ставшие
непригодными для жизни. Это прежде всего
горные разработки: отвалы, карьеры и возвышаю-
возвышающиеся конусоподобные терриконы. Удручающую
картину представляют собой созданные человеком
пустыни — бедленды (от англ. bad lands — «дурные
земли»).
Самое губительное воздействие человек оказы-
оказывает на земную кору, когда хозяйничает в её
недрах, добывая полезные ископаемые. Но не
только это изменяет лик Земли. Человек пашет,
строит дома, плотины на реках, испытывает новые
виды оружия, ведёт войны — всё это наносит
непоправимый вред нашей планете. О некоторых
изменениях люди уже догадываются и даже
стремятся предотвратить их. Непредсказуемых
последствий наших поступков всё-таки больше, и
мы должны быть готовы к неожиданным ката-
катастрофам.
скупой платит
ДВАЖДЫ
Добывать полезные ископаемые из-под земли труд-
трудно и опасно даже сейчас, когда на помощь человеку
пришла сложная техника. Если полезные иско-
ископаемые залегают не очень глубоко, гораздо проще
и дешевле добывать их открытым способом, сняв
тонкий слой грунта. Таким образом сейчас добы-
добывают более половины всех полезных ископаемых,
35% угля, 60—80% руд чёрных и цветных метал-
металлов. Строительные материалы — песок, глину,
щебень — добывают в основном открытым спосо-
способом. Глубина карьеров достигает 800—1000 м, их
протяжённость 2—5 км.
Работа шахтёров в узких лабиринтах среди
вечной тьмы тяжела и утомительна. К тому же
добывать полезные ископаемые под землёй очень
дорого. Поэтому открытый способ добычи полез-
570
Человек изменяет Землю
ных ископаемых весьма привлекателен, но только
на первый взгляд, потому что открытые горные
разработки приносят огромный вред окружающей
среде.
Ненужную породу ссыпают и создают искус-
искусственные горы — отвалы, под которыми навсегда
гибнут плодородные земли. Отвалы и карьеры
распространяют своё смертоносное влияние далеко
вокруг и загрязняют окружающую территорию, во
много раз превосходящую их по площади. Почему
так происходит? Объясняется это тем, что наверх
поднимается уже не та плотная горная порода, в
которую с трудом вгрызались машины на глубине,
— наверху всё измельчено, раздроблено. Подул
сильный ветер и поднял над отвалами тучи пыли,
которые собираются над карьерами, когда породы
дробят взрывами. Иногда даже возникают настоя-
настоящие пыльные бури. В окрестностях временами в
прямом смысле слова меркнет солнце. А если в
состав пыли входят ядовитые вещества? При
туманной погоде может возникнуть ядовитый
смог, а это гибель для всего живого.
Мёртвые реки, озёра, леса уже пере-
перестали быть диковинкой в индустриаль-
индустриальном пейзаже.
Например, с 1 га отвалов Курской магнитной
аномалии — одного из крупнейших месторожде-
месторождений железных руд, которое находится в центре
Русской равнины, — при каждой пыльной буре
выносится около 100 кг пыли. Пыль с отвала
перемещается на расстояние до 10 км. Люди,
живущие поблизости от карьеров и отвалов,
страдают хроническими заболеваниями.
Сверху на отвалах часто оказываются такие
горные породы, на которых ничего не может расти.
Иногда отвалы покрываются плотными непрони-
непроницаемыми для воды глинами или бесплодными
кварцевыми песками. Более того, они часто
ядовиты и для растений — например, могут
содержать пирит. На воздухе он окисляется и
образует серную кислоту. На таких землях не
приживётся ни одно растение. Поэтому некоторые
Индустриальный пейзаж в районе нефтяных месторождений.
571
Энциклопедия для детей
отвалы выглядят в течение многих
десятилетий безжизненными язвами
на лике Земли. Для них даже при-
придумали образное название «индустриальные пус-
пустыни», хотя они скорее напоминают лунные
ландшафты.
Вода, стекающая с этих искусственных гор,
также бывает ядовита. Тогда это бедствие, которое
не назовёшь стихийным, распространяется очень
далеко — на десятки и сотни километров вниз по
долинам и захватывает не только саму реку, но и
её берега. В такой реке не встретишь ни рака, ни
рыбы, ни другой живности. А если и встретишь,
то лучше всего держаться от них подальше: эти
мутанты с печальными глазами не только не
годятся в пищу — порой даже прикасаться к ним
опасно.
Здесь очень уместно вспомнить поговорку:
«Скупой платит дважды». Сэкономив при добыче
полезных ископаемых, огромные средства при-
приходится вкладывать в восстановление земель и
защиту окружающих территорий.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ПРИРОДНЫХ БОГАТСТВ
Чтобы уменьшить ущерб, наносимый природе
отвалами и терриконами, следует ком-
комплексно использовать извлекаемую из недр
горную породу. Это значит, что не надо складывать
в отвалы то, что является ценным сырьём. Ради
этой «пустой породы» — щебёнки, песка или
глины — неподалёку часто приходится копать
специальные карьеры и напрасно «ранить» землю.
Больше половины горных пород, которые
снимают с поверхности Земли, чтобы добраться до
полезных ископаемых, и более 60% отходов
обогащения руды пригодны для производства
строительных материалов: кирпича, керамзита,
цемента, извести. Породы, отсыпаемые из шахт в
терриконы, пригодны для строительства дорог,
заполнения провалов, образующихся при добыче
полезных ископаемых, засыпки оврагов.
Будущее промышленности, безусловно, за без-
безотходными производствами. Отходы одного пред-
предприятия — это сырьё для другого, расположенного
рядом. Посмотрим, что же называется сейчас
отходами? Например, «отходы» Соколовско-Сар-
байского железорудного горно-обогатительного
комбината — это настоящее месторождение руд
цветных металлов. Другой пример: часто при
добыче угля в отходы идут бокситы, железные
руды, керамические и каолиновые глины, горючие
сланцы, графит, самородная сера и многое дру-
другое — сырьё, в котором так остро нуждается
промышленность.
Безотходные технологии исключают загряз-
загрязнение окружающей среды. То, что раньше нано-
наносило людям большой вред, выбрасывалось в
атмосферу и воду и загрязняло их, начинает
приносить пользу. Например, улавливаемая при
разливке стали копоть служит сырьём для полу-
получения графита.
На Кимовской обогатительной фабрике в Под-
Подмосковье из бурых углей помимо самого топлива
получают сырьё для производства серной кислоты
и глину, используемую для изготовления строй-
стройматериалов. В Донбассе пустые породы из не-
некоторых терриконов оказались настолько богаты
ПОЖАРЫ НА НЕФТЯНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
несчастью, на нефтяных месторождениях нередко слу-
чаются пожары. Стоит на мгновение забыть, что вся
земля вокруг пропитана нефтью, бросить спичку или оку-
окурок — и вот уже вокруг свирепствует быстро распрост-
распространяющееся во все стороны пламя. Если загорелась струя
бьющей из недр нефти, то такой пожар может длиться
несколько лет. Потушить его очень трудно. Представьте
себе, ведь среди бушующего пламени надо закрыть кран,
из которого под большим давлением бьёт фонтан горящей
жидкости. От густого ядовитого дыма задыхаются люди,
тучи пепла чёрным ковром покрывают всё вокруг. Жара
стоит такая, что зимой на несколько сотен метров вокруг
нет снега, а кое-где начинают цвести цветы...
Такой пожар — настоящая катастрофа. Но на
месторождениях постоянно горят и другие факелы —
рукотворные пожары. Несовершенная технология добычи
нефти предусматривает сжигание ценнейшего сырья —
попутного газа. А ведь в нём много этана, гелия, серы и
других нужных промышленности веществ. И вот днём и
ночью горят эти огни — символы людской бесхозяйствен-
бесхозяйственности и расточительности.
Тушение нефти на суше.
572
Человек изменяет Землю
азотом, калием, фосфором и другими веществами,
необходимыми растениям, что ими стали удобрять
поля.
Комплексное использование добываемого из
недр сырья и безотходные технологии его перера-
переработки — это не только оздоровление
природы, но и выгода самим произ-
производителям. Перерабатывать или про-
продавать свой «мусор» намного выгоднее,
складировать его в отвалах.
чем
НЕПОСИЛЬНАЯ
ТЯЖЕСТЬ ГОРОДОВ
Что такое город для земной коры? Это
огромное, очень тяжёлое чудовище. Свои
когти-фундаменты оно вонзило в тело Земли,
быстро растёт и поэтому страшно прожорливо: пьёт
подземные воды и нефть, а поглощает практически
все известные полезные ископаемые, которые
добываются человеком из недр. Нечистоплотность
его столь же велика, сколь и аппетит: повсюду
разбросаны остатки бесчисленных трапез. Такие
чудовища для земной коры — настоящее бедствие.
А ведь их не одно и не два, а десятки тысяч.
Масса всех городов на Земле исчисляется
величинами в десятки тысяч миллионов тонн.
Здания давят своей тяжестью на землю и при этом
проваливаются в неё, оседают. Например, в
Мехико (столице Мексики) осадка Дворца изящ-
изящных искусств достигла 4,8 м, здание Нацио-
Национального театра осело на 3 м и продолжает
опускаться на 13 см в год.
Особую опасность представляют неравномерные
просадки грунта в городах. Знаменитая Пизанская
башня в Италии высотой 60 м из-за неравно-
неравномерного погружения отклонилась от вертикали
уже почти на 5 м. В её основании залегают
недостаточно прочные пески, подстилаемые засо-
засоленной глиной. В Англии старинная церковь в
Бристоле, построенная в XV в. на болотистом
грунте, дала большую неравномерную осадку.
Отклонение церковной башни в нижней части
достигло 1,2 м.
В Самарканде (Узбекистан) наклонились неко-
некоторые минареты Улугбека — уникальные архитек-
архитектурные памятники первой четверти XV в. Напри-
Например, юго-восточная башня — минарет высотой
33 м и массой более 1 тыс. т — отклонилась вверху
от вертикали почти на 2 м. Чтобы спасти эти
шедевры, были проведены уникальные инже-
инженерные работы: осевший край приподняли почти
на 0,5 м. Минарет был выровнен.
Горные породы оседают под городами не только
из-за тяжести сооружений, но и от сотрясений,
вибрации. Эту вибрацию вызывают машины и
другой транспорт, с каждым годом всё больше и
больше заполняющий наши улицы. Точные изме-
измерения показали, что улицы с интенсивным
транспортным движением оседают больше, чем
переулки и тупики. Но опасность вибрации не
только в этом. г.
Хотя под крупными городами сейчас нет
действующих рудников, их по своему воздействию
на земную кору заменяет метрополитен. Над его
подземными магистралями земля опускается,
проседает, повторяя контуры туннелей и станций.
В Москве это проседание достигает 1 м, Санкт-
Петербурге — 80 см, Киеве — 50 см, Баку — 26 см.
ОТХОДЫ,
СВАЛКИ
Промышленные и бытовые твёрдые отходы всех
городов на Земле составляют около 3 млрд т в год.
Только Москва ежегодно «производит» 8 млн т
бытовых и 40 млн т промышленных отходов. Не-
Неудивительно, что города окружаются кольцом ги-
гигантских свалок. Там формируются не имеющие
аналогов в природе искусственные отложения.
Подобные отложения образуются и в самих
городах. Это так называемый «культурный слой».
Его толщина в некоторых городах достигает весьма
внушительных величин. Например, в Одессе и
Киеве она составляет местами 44 м, Перми и
Баку — до 40, Лондоне — 25, Москве — 24,
Париже — 20 м.
Культурный слой в городах состоит из древних
погребённых фундаментов, остатков подвалов,
погребов, колодцев, скоплений бытового и строи-
строительного мусора, остатков покрытий тротуаров и
улиц, уличных фонарей. Наибольшей толщины
культурный слой достигает там, где были засы-
засыпаны ручьи, реки, овраги, балки.
Быстрый рост городов требует постоянного
наращивания темпов добычи полезных иско-
ископаемых. И вот растёт количество шахт и карьеров,
всё глубже машины вгрызаются в земную твердь.
Тело Земли покрывается глубокими царапинами
или уродливыми насыпями — железными и
шоссейными дорогами. Воду города часто берут
из-под земли. В прошлом нередко под городом
добывали и строительные материалы. Например,
известняк для строительства домов долгое время
извлекали из месторождения, которое находилось
под Парижем. Так возникли знаменитые катаком-
катакомбы. Добыча известняка была прекращена только в
конце XVII в., когда люди поняли всю опасность
своих действий.
573
ВЫДАЮЩИЕСЯ
ГЕОЛОГИ
ПЛИНИЙ СТАРШИЙ
• B3—79)
У НАЧАЛА «ЕСТЕСТВЕННОЙ
ИСТОРИИ» ЗЕМЛИ
^^ л августа 79 г. около 10 часов утра началось
J /\ извержение Везувия. Лава сжигала всё на
ее ТС своём пути. Серным саваном вулканиче-
вулканического пепла покрылись города Геркуланум и Пом-
Помпеи. Ядовитые газы, выделявшиеся в изобилии из
расщелин, убивали всё живое.
В этот день погиб один из величайших учёных
древности — Кай Плиний Секунд. Плиний Стар-
Старший — под таким именем увековечили его исто-
историки в отличие от его племянника Плиния
Младшего — римского писателя и государст-
государственного деятеля.
Плиний Старший родился в 23 г. в римской
провинции Комо. Юношей он приехал в Рим с
единственной целью — учиться. Судьба рас-
распорядилась иначе — он стал воином. Служил в
Африке, участвовал в сражениях с германцами,
побывал во многих уголках Европы. Он обладал
редкой наблюдательностью, и описывать увиден-
увиденное стало для него потребностью. Первое сочинение
Плиния Старшего называлось «О метании дротика
верхом». Завершив военную службу, он вернулся
в Рим, где стал популярным адвокатом. Юридиче-
Юридическая деятельность не мешала ему заниматься
также и писательством.
574
Племянник впоследствии охарактеризовал дя-
дядю как человека необыкновенно трудолюбивого.
Плиний Младший, вспоминая о нём, писал, что не
было такого места, которое он считал бы неудоб-
неудобным для учёных занятий, и не было такого
времени, которым он не воспользовался бы для
чтения и письма.
Творческое наследие Плиния Старшего порази-
поразительно. Ему принадлежат многочисленные труды
по военному искусству, риторике, грамматике. Он
создал фундаментальную «Историю своего време-
времени», состоявшую из 31 тома. К величайшему
сожалению, все эти сочинения не дошли до нас —
мы знаем только, что они существовали и, видимо,
пользовались широкой известностью.
Но, к счастью, достоянием далёких потомков
стала его «Естественная история». Это уникальная
энциклопедия всевозможных сведений и знаний о
природе, накопленных человечеством. В этом
сочинении Плиний Старший описывает всё миро-
мироздание так, как представляли его римские и
греческие мыслители и натуралисты.
Первая из книг «Естественной истории» подроб-
подробно описывала астрономические и физические
наблюдения, накопленные в предшествующие
Выдающиеся геологи
С. P1INII SECVNDI
ETFICIES.
ГAt IS, HOSPES, VNIVERSI,
QVA PAIII, COMPEHDI7M;
SRIMVS OMNIVM SECYNDVS,
' ЪХ SECVNDVS NEMINI-
Портрет с титульного листа книги, изданной в XVI в.
столетия. Далее в четырёх книгах
приводились и обсуждались сведения
о географии обитаемого мира. Следу-
Следующее «четверокнижие» посвящалось животному
царству вообще и человеку как его части. 21 книга
включала всё, что было известно о растительном
мире. Наконец, в заключительных шести томах
содержались исчерпывающие данные о неоргани-
неорганической природе. Эта область знаний, пожалуй,
была наиболее близка Плинию; он выступал как
последователь Аристотеля в учении о стихиях и
происхождении в земных недрах минералов и
металлов. Плиний приводит сведения об алмазе,
сере, кварце, киновари, гипсе, меле, алебастре,
асбесте, глинозёме, драгоценных камнях; о метал-
металлах — золоте, серебре, меди, ртути, железе, олове.
Ему были известны различные соли, окислы и
минеральные вещества — купоросы, свинцовые
белила, квасцы и многие другие...
К этим 36 книгам уже после смерти автора
добавили 37, где давалось содержание каждой
книги и приводились ссылки на источники,
использовавшиеся для её написания. Здесь встре-
встречаются имена 327 греческих и 146 римских
исследователей, о большинстве из которых нам
теперь ничего не известно.
На протяжении многих столетий «Естественная
история» служила основным источником, откуда
черпались сведения об устройстве мира.
Сложись судьба Плиния по-другому, он, быть
может, подарил бы человечеству новые, не менее
удивительные творения. Но...
Слишком большую активность стали проявлять
пираты, серьёзно угрожая всему Средиземно-
Средиземноморью. Для борьбы с ними император Веспасиан
собрал специальную флотилию, начальствовать
над которой поручено было Плинию.
Катастрофа 24 августа застала его на побережье.
Интерес естествоиспытателя победил страх перед
стихией. Напрасно спутники уговаривали Плиния
покинуть опасную зону...
ГЕОРГИУС АГРИКОЛА
A494-1555)
«12 КНИГ О МЕТАЛЛАХ»
Я разрешил себе благоразумно обойти
«молчанием всё то, чего я сам не видел и
не читал или не узнал от людей, заслу-
заслуживающих доверия. Мною указано лишь то, что я
видел сам и что, прочитав и услыхав, сам осмыс-
осмыслил».
Этими словами предварил свой фундамен-
фундаментальный труд «12 книг о металлах» Георг Бауэр —
один из образованнейших людей своего времени,
доктор медицины и философии, крупнейший
исследователь горного дела и металлургии, бурго-
бургомистр города Хемница в Саксонии, современник
Леонардо да Винчи и Микеланджело. По традиции
эпохи Возрождения он изменил своё имя и вошёл
в историю под псевдонимом Георгиус Агрикола.
В 1514 г., окончив латинскую школу в
Цвиккау, он поступил в Лейпцигский универ-
университет, где изучал философию, филологию и
теологию. Название первой его работы, опублико-
опубликованной в 1520 г., — «Книжка о первом и простом
обучении грамматике» — ни в коей мере не
намекало на предметы его будущих увлечений, но
575
Энциклопедия для детей
Георгиус
Агрикола
(Георг Бауэр).
тем не менее свидетельствовало, что человек,
взявшийся обучать грамматике, должен был сам
хорошо владеть ею. Издав своё грамматическое
сочинение, Агрикола, однако, не испытал чувства
удовлетворения. В том же Лейпцигском универ-
университете он решил заняться изучением медицины.
Уровень преподавания был там недостаточно
высок, поэтому для продолжения медицинского
образования Агрикола (тогда ещё Бауэр) в 1524 г.
отправился в Италию.
В этом крупнейшем очаге культуры эпохи
Возрождения он слушал лекции выдающихся
профессоров. В университетах Болоньи и Падуи
изучал в подлинниках труды Аристотеля, Архиме-
Архимеда, Витрувия, Плиния Старшего и других мы-
мыслителей античности, знакомился с воззрениями
Авиценны и средневекового арабского учёного
Джабира ибн Хайяна. В Болонье он получил
диплом врача, перевёл и издал рукописный труд
великого римского медика Клавдия Галена. И
одновременно читал лекции по философии.
Восходила звезда Агриколы — незаурядного
гуманиста-просветителя. Крупнейшие учебные за-
заведения Италии наперебой приглашали его препо-
преподавать.
А он неожиданно возвращается на родину, в
Саксонию, чтобы занять незавидную должность
городского врача в Хемнице. Поступок Агриколы
кажется странным, но только на первый взгляд.
Ещё в Италии у него появилось новое увлечение:
исследование полезных ископаемых, процессов их
добычи и переработки. Нам трудно судить, что
именно повлияло на столь резкую смену интересов.
Но сам-то он уже чувствовал: вот оно, главное дело
его жизни.
Однако в Хемнице Агрикола пробыл недолго.
1527 год он встретил уже в Иоахимстале (ныне
город Яхимов в Чехии). Этот город в то время был
крупнейшим горнорудным центром Европы. Здесь
добывали серебряные, медные, свинцовые и другие
РУДЫ.
Иоахимсталь, где Агрикола жил на скромное
жалованье городского врача, стал для него основ-
основной творческой природной лабораторией. Он
совершенствовал свои знания, изучая множество
литературных источников, посвященных мине-
минеральному царству природы и способам извлечения
из земных недр различных металлов. «Естест-
«Естественная история» Плиния Старшего и «Пиро-
техния» итальянского инженера и учёного Ванноч-
чо Бирингуччо стали его настольными книгами.
Агрикола не открывал новых руд и минералов,
не описывал новых месторождений полезных
ископаемых. Результатом его многолетних изыс-
изысканий стал непревзойдённый свод способов их
добычи и переработки в практически важные
материалы.
Было бы некоторым преувеличением считать
Агриколу одним из основателей только зарож-
зарождавшихся геологических теорий. Однако прочтите
короткий отрывок из одного его сочинения: «Две
причины производят холмы и горы — напор
водяных масс и силы ветра. Но три причины
уничтожают и разрушают сделанное, так как к
напору водных масс и силе ветра присоединяется
ещё внутреннее пламя земли». Эти мысли только
через 200 лет зазвучат в спорах учёных —
основоположников науки геологии.
Шестилетнее пребывание Агриколы в Иоахим-
Иоахимстале, откуда он часто совершал поездки по
Германии, оказалось исключительно плодотвор-
плодотворным. В 1530 г. он публикует книгу «Берманус, или
о горном деле и металлургии». Она стала для него
своеобразной «пробой пера», подготовкой к глав-
главному сочинению — «12 книг о металлах»,
которому Агрикола посвятил 20 лет.
Что же представлял собой труд Агриколы,
вплоть до XVIII в. служивший основным практиче-
практическим руководством во всех странах, где развива-
развивалась горная промышленность?
Объёмистая книга, содержавшая свыше 550
страниц, состояла из 12 глав (Агрикола называл
главы «книгами»); латинское название записы-
записывалось так: «De re metallica, libri XII». Вот как
излагает содержание книги сам автор в преди-
предисловии: «Первая из них содержит всё то, что могут
говорить против горного дела, против рудников и
рудокопов, и всё то, что ими может быть сказано
в ответ. Вторая даёт наставление рудокопам и
переходит к тому, что им надлежит делать для
нахождения руд. Третья рассказывает о рудных
жилах, прожилках и их соединениях. Четвёртая
изъясняет способ обмера рудных жил, а также
рассматривает горные обязанности. Пятая учит
разработке жил и маркшейдерскому делу. Шестая
описывает горные инструменты и машины. Седь-
Седьмая говорит об опробовании руд. Восьмая на-
наставляет искусству обжигания, размельчения,
промывки и сушки руд. Девятая излагает способ
576
Выдающиеся геологи
выплавки руд. Десятая обучает посвящающих себя
горному делу отделять серебро от золота, а также
свинец от серебра. Одиннадцатая передаёт способ
отделения серебра от меди. Две-
Двенадцатая даёт наставления для
добычи соли, натра, квасцов, мед-
медного купороса, серы, горной смо-
смолы, получения стекла».
Неужели эти комментарии на-
написаны в XVI столетии? Ведь
налицо стиль гораздо более позд-
поздних времён — чёткий, лаконич-
лаконичный, предельно ясный, понятный
даже современнику. Таким язы-
языком написан весь труд. Вот где
сказалось юношеское увлечение
Агриколы филологией и грамма-
грамматикой. Как контрастирует его
речь с выспренним и запутанным
слогом многочисленных алхими-
алхимических трактатов тех времён.
Оценивая их содержание, Аг-
рикола был беспощаден: «...Все
они темны, так как сии писатели
называют вещи чужими, не собст-
собственными именами, и притом одни
пользуются для их обозначения
одними, ими же придуманными
названиями, другие — другими,
между тем как сами-то вещи
являются одними и теми же».
Уникальная горно-химическая
энциклопедия — иначе, пожалуй, и не назовёшь
книгу Агриколы.
В 1533 г. он снова оказался в Хемнице. Что
повлекло его туда, в точности неизвестно: воз-
возможно, имели место личные мотивы. Помимо «12
книг...» он написал здесь ещё около десятка
крупных работ.
Вероятно, Агрикола был в то время самым
образованным человеком Саксонии, и благодаря
этому обстоятельству он находил различные сферы
применения своим способностям. В конце 40-х —
начале 50-х гг. его неоднократно избирали членом
городской управы Хемница, а дважды он даже
становился бургомистром города. Саксонский гер-
герцог Мориц использовал разносторонние таланты
учёного: Агрикола был историографом (офи-
(официальным придворным историком) и выполнял
различные дипломатические поручения, состоял в
Генеральном штабе и принимал активное участие
в политической жизни страны.
Всё это сильно отвлекало Агриколу от основных
занятий. Тем не менее в 1550 г. ему удалось
поставить последнюю точку в своём бессмертном
сочинении.
Однако прошло шесть долгих лет, прежде чем
оно увидело свет. Увы, к тому времени Агриколы
уже не было в живых...
Граждане города Хемница невзлюбили сия-
сиятельного саксонского герцога. Эта вражда обо-
обострялась ещё из-за того, что последний был
Агрикола наблюдает за добычей полезных ископаемых.
ревностным католиком, тогда как большинство
горожан исповедовало протестантство. Состояв-
Состоявший на службе у герцога Агрикола, также бывший
ранее последователем Лютера, во второй половине
своей жизни принял католичество.
Ненависть к Морицу распространилась и на
Агриколу. Дело кончилось тем, что в 1553 г. его
лишили всех занимаемых должностей, а герцог
даже не счёл нужным поддержать своего под-
подданного в трудную минуту. Впав в нищету и
подвергаясь преследованиям, Агрикола остался
верен своим религиозным убеждениям. 21 ноября
1555 г. во время яростного спора с протестантами
Агрикола скоропостижно скончался.
Его останки не сразу были преданы земле.
Городская протестантская церковь отказала като-
католику в этом печальном обряде. Прошло несколько
месяцев, прежде чем друг Агриколы, католиче-
католический епископ, тайно вывез гроб с телом в город
Цайц и захоронил в одной из церквей.
Главный труд Георгиуса Агриколы был издан в
1556 г. в швейцарском городе Базеле, откуда;и
началась его слава. Книга трижды переиздавалась
на латинском языке, один раз — на итальянском,
три раза — на немецком.
В XX столетии великое произведение «12 книг
о металлах» как уникальный памятник истории
науки и техники было издано на английском,
немецком и чешском языках. Книга в русском
переводе увидела свет лишь в 1962 г.
577
Энциклопедия для детей
МИХАИЛ ВАСИЛЬЕВИЧ
ЛОМОНОСОВ
A711—1765)
У ИСТОКОВ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ
ГЕОЛОГИИ
Зтот необыкновенный человек станет одним из
«героев» почти всех томов нашей «Энци-
«Энциклопедии» — единственный сын крестьянина
и дочери сельского дьячка, лишь в возрасте 19 лет
переступивший порог Славяно-греко-латинской
академии в Москве, влекомый неуёмной жаждой
знаний. Ему суждено было стать первым русским
учёным, обладавшим поистине энциклопедиче-
энциклопедическими знаниями и оставившим заметный след едва
ли не в каждой области науки, в том числе и в
геологии.
Много лет спустя один из видных русских
геологов — Алексей Петрович Павлов — прочтёт
публичную лекцию, которую он назовёт «Ломо-
«Ломоносов как геолог».
Откровенно говоря, геологических знаний до
Ломоносова на Руси просто не было. Как,
собственно, и всей науки в современном её
понимании.
Можно сказать, что судьба сложилась так, но
это было бы неверным. Ломоносов принадлежал к
числу людей, которые «сами себя сделали». Его
выдающиеся способности привлекли внимание
власть имущих: вместе с двумя другими студен-
студентами он был послан за границу для обучения
горному делу. Российские правящие круги в то
время неплохо понимали насущные нужды госу-
государства: в стране бурно развивалась горнодобываю-
горнодобывающая промышленность, испытывавшая острую по-
потребность в специалистах.
Так Михаил Ломоносов оказался в Германии, в
Университете города Марбурга. Его учителем стал
естествоиспытатель и философ Христиан Вольф —
один из самых образованных людей того времени.
Именно благодаря etay Ломоносов получил тот
необходимый багаж научных знаний, которые
потом так пригодились ему в его многообразных
исследованиях.
Вольф не был знатоком горного дела и не мог
способствовать Ломоносову в выполнении основ-
основной задачи его заграничной командировки. Однако
помог ему перебраться во Фрайберг, где обучение
горному делу было поставлено достаточно хорошо.
Ещё не была создана Фрайбергская горная
академия — она откроется только в 1765 г., в год
кончины Ломоносова. Ещё не родился великий
Абраам Готлоб Вернер, которому предстояло
поднять геологические знания в Германии и во
всём мире на принципиально новый уровень. Но
жил и работал Иоганн Генкель, автор нескольких
Неизвестный художник. Портрет Ломоносова.
книг по горному делу, сочетавший практическую
деятельность с преподаванием.
Под его попечительство и попал Ломоносов. В
окрестностях Фрайберга он посещал рудники, где
приобретал полезные знания о горнорудной про-
промышленности.
Однако отношения с Генкелем не складывались.
Ломоносова раздражала его чрезвычайная педан-
педантичность. Дело кончилось разрывом. В мае 1740 г.
Михаил Васильевич покинул Фрайберг. Но только
год спустя, после всяческих приключений и
треволнений, ему удалось вернуться на родину.
Правитель канцелярии Российской Академии
наук И.И. Шумахер снисходительно отнёсся к
«беглецу» и поручил ему составление «Каталога
камней и окаменелостей», находившихся в Мине-
578
Выдающиеся геолога
ралогическом кабинете знаменитой Кунсткамеры.
Это рутинное занятие стало первым шагом Ломо-
Ломоносова в геологической науке.
О ней он ещё не имел сколько-нибудь целостного
представления. В своей лекции, упомянутой в
начале статьи, А.П. Павлов говорил: «По-види-
«По-видимому, главное, что он извлёк из своей заграничной
поездки по отношению к геологии, — это зна-
знакомство с некоторыми учёными трактатами об
изменениях земли и возможность многое видеть в
рудниках и во время своих странствий». Для
рядового служителя науки этого было бы явно
недостаточно, чтобы дать необходимую основу для
научных откровений. Другое дело Ломоносов: дай
ему искру, он раздует пламя до небес.
Ломоносова знает теперь каждый школьник.
Учёному посвящены сотни, если не тысячи,
научных исследований. Ни один опубликованный
им труд не упущен в собрании его сочинений.
Целую библиотеку составляют работы, посвящен-
посвященные жизни и деятельности Ломоносова. Чуть ли не
день за днём прослежен его жизненный путь.
Биографы многих великих учёных выстраивали
строгую схему последовательного развития их
воззрений.
Творческая биография Ломоносова
до сих пор не представляется доста-
достаточно ясной. Посланный за рубеж
изучать горное дело, безусловно приобретший
знания в этой области, он возвращается в Россию
образованнейшим химиком и физиком. В 40-е гг.
XVIII в. он публикует труды, намного опередив-
опередившие своё время. По ряду причин они остаются
малоизвестными на Западе. Но с них, собственно,
и начинается история химических и физических
исследований в России.
Но всему своё место: о них рассказано в других
томах нашей «Энциклопедии».
Наиболее активная деятельность Ломоносова в
области геологии началась только в конце 50-х гг.
XVIII столетия. «Велико есть дело достигать во
глубину земную разумом, куда рукам и оку
досягнуть возбраняет натура, странствовать раз-
размышлениям в преисподней, проникать рассуж-
рассуждениям сквозь тесные расселины и вечною ночью
помрачённые вещи и деяния выводить на сол-
солнечную ясность» — эти слова можно поставить
эпиграфом к его геологическим сочинениям.
Первым из них было «Слово о рождении
металлов от трясения земли» A757 г.). Непривыч-
Город Фрайберг в Германии, где учился Ломоносов.
579
Энциклопедия для детей
ное для нашего слуха название. Но о
чём говорит в этой работе Ломоносов?
Он доказывает, что расколы и сме-
смещения частей земной коры, сопровождаемые
землетрясениями и извержениями вулканов, ведут
к изменениям рельефа земной коры и к возникно-
возникновению щелей, в которые проникают минеральные
растворы, формирующие минералы и руды. И
причина тому — подземный жар.
Эти идеи — идеи плутонизма — Ломоносов
развивал независимо от шотландского геолога
Джеймса Геттона, который до сих пор считается
родоначальником данной теории. Ломоносов фак-
фактически становится плутонистом, ни сном ни
духом не ведая об этой популярной геологической
концепции, нашедшей множество сторонников
вопреки «нептунистическим» воззрениям Абраама
Вернера. (О плутонизме и нептунизме можно более
подробно прочитать в статье «Абраам Вернер».) И
задолго до того, как сказал своё слово Чарлз
Лайель.
О нептунистической концепции Вернера Ломо-
Ломоносов так и не узнал: судьба отмерила слишком
короткий срок его земного существования.
В 1763 г. он публикует другое своё геологиче-
геологическое сочинение. Оно называется «О слоях земных».
Дадим слово А.П. Павлову, произносящему
речь перед почтенным собранием: «Ломоносов
начинает с очерка рельефа земли, причём конти-
континенты, или части света, он называет самыми
большими горами, как бы рассматривая землю без
её водной оболочки». Любой современник Ломоно-
Ломоносова увидел бы в этой фразе воззрения, противосто-
противостоящие будущей нептунистической гипотезе Верне-
Вернера. «Однако, — продолжает Павлов, — далее
Ломоносов рассуждает о качествах „верхнего слоя
земли, или земной наружности"». Здесь он
фактически впервые вторгается в область почвове-
почвоведения, даёт схему почвенного покрова Земли и
предлагает схему образования перегнойных почв,
в том числе чернозёма. И это за много лет до того,
как исследование почв стало предметом внимания
науки.
Вернувшись в Петербург, Ломоносов больше
никогда не покидал стен этого города, не совершал
геологических экскурсий, не искал и не открывал
новые минералы. Лишь силой разума пронзал он
толщи земные, предвосхищал события, которым
предстояло свершиться гораздо позднее. Пройдёт
семь десятилетий, прежде чем увидит свет произ-
произведение знаменитого английского геолога Чарлза
Лайеля «Основы геологии», раз и навсегда опро-
опровергнувшее «теорию катастроф», согласно которой
все изменения земной поверхности были следстви-
следствием время от времени происходящих великих
потрясений. Принцип постепенности таких изме-
изменений провозгласит Лайель. За 70 лет до этого
Ломоносов утверждал: «Изменения поверхности
Земли — это длительный, постепенный, не
считающийся с течением времени процесс».
Здесь Ломоносов не приводил строгих дока-
доказательств. Скорее всего им руководила интуи-
интуиция — качество, присущее гению.
И так было не только в геологии.
О его работе «О слоях земных» полтора столетия
спустя скажет В. И. Вернадский: «Ломоносов
правильно ввёл в научную работу... метод единства
геологического процесса накапливания во времени
явлений, ныне совершающихся в земной коре». И
добавит: «Сочинение Ломоносова... в этом отно-
отношении по ясности и яркости проведения этой идеи
является для XVIII века исключительным».
Для оригинальных идей Ломоносова не нахо-
находилось благоприятной почвы. Образованные слои
российского общества были слабо осведомлены в
вопросах геологии. И учеников у Ломоносова не
нашлось. То была его беда, а не вина. Ещё немало
лет потребуется, чтобы в России пробудился
подлинный интерес к новым научным идеям в
естествознании.
Развитие в России минералогических иссле-
исследований началось также благодаря усилиям Ломо-
Ломоносова.
Один из путей к их проведению Ломоносов
видел в собирании коллекции российских мине-
минералов. В 1761 г. он обратился в Сенат с «нижайшим
донесением о повсеместном собирании образцов
минералов»: «...Одно любопытство довольно побу-
побуждает, чтобы знать внутренность российской
подземной натуры и оную, для общего приращения
наук описав, показать учёному совету».
Он задумал создать обширный труд — «Рос-
«Российскую минералогию», в котором получили бы
подробное описание руды и минералы, содержа-
содержащиеся в недрах земли российской. Призыв учёного
был услышан: в Петербург стали поступать
образцы руд и минералов из разных уголков
страны.
Ломоносов не успел осуществить свой замысел.
Лишь полвека спустя воплотит в жизнь его идеи
выдающийся русский минералог Василий Михай-
Михайлович Севергин, подготовивший фундаментальный
справочник «Опыт минералогического землеописа-
землеописания Российского государства».
Выдающиеся геолога
ДЖЕЙМС ГЕТТОН
A726—1797)
ИЗУЧЕНИЕ НАСТОЯЩЕГО — КЛЮЧ
К ПОЗНАНИЮ ПРОШЛОГО
Скажи мне, кто твои друзья, и я скажу,
«кто ты»... На рубеже 60—70-х гг. ХУШ в.
в шотландском городе Эдинбурге сущест-
существовал «Клуб любителей устриц». Раз в неделю
наслаждались изысканным лакомством респекта-
респектабельные джентльмены, неторопливо беседуя. Темы
их бесед были самые разные.
Постоянным участником собраний был Джозеф
Блэк, химик и физик, открывший углекислый газ
и предложивший метод химического исследования
газообразных веществ. Блистал красноречием не-
незаурядный математик Джон Плейфер. Охотно
пускался в рассуждения Адам Смит, автор одной
из первых экономических теорий. Рассказывал о
новых веяниях в зодчестве архитектор Роберт
Адам. Собравшиеся внимательно слушали знатока
военно-морского дела Джона Кларка оф Эдлина.
Иногда бывал здесь и Дэвид Юм, один из
крупнейших философов того времени.
Столь великолепного собрания выдающихся
умов не знавал в то время ни один город
Великобритании и континентальной Европы, кро-
кроме разве что Парижа.
Членом «устричного клуба» был и Джеймс
Геттон, который в то время ещё ничем не
прославил своё имя. Но коллеги отдавали ему
должное как хорошо образованному и широко
эрудированному человеку, к тому же обладавшему
непревзойдённым умением направлять и вести
беседу. Много лет спустя об этом расскажет
Плейфер, ставший впоследствии биографом Гет-
тона: «Огонь его вдохновения в беседах с людьми
и живость его лица и манер невозможно описать;
они всегда воспринимались с восторгом теми, кто
мог разделить с ним его воззрения, и нередко с
большим недоумением теми, кто на это был не
способен». Жизнерадостный сангвиник, убеждён-
убеждённый холостяк, не обременённый заботами о семье,
он был хозяином своего времени и мог щедро
растрачивать его, просвещая окружающих и сам
охотно впитывая новые знания.
Геттон родился в Эдинбурге. В начале 40-х гг.
XVIII в. он поступил в Эдинбургский университет.
По одним сохранившимся свидетельствам, он
сначала окончил отделение искусств и какое-то
время работал помощником адвоката. По дру-
другим — увлекался химией и, чтобы изучить эту
науку, поступил на медицинский факультет.
Потом он учился в Сорбонне и в Лейденском
университете, где защитил докторскую диссерта-
диссертацию, посвященную кровообращению. Но медицина
как профессия Геттона не привлекала. Видимо, он
принадлежал к людям, которые не сразу находят
своё призвание. Неожиданно он резко меняет круг
своих интересов и становится фермером в Бервик-
шире близ Эдинбурга.
Однако неутраченный интерес к химии приво-
приводит к тому, что Геттон оказывается компаньоном
небольшой промышленной фирмы, производящей
аммиачные соли. Работа в ней позволяет накопить
достаточные средства; он может распрощаться с
сельским хозяйством. В 1768 г. Геттон возвра-
возвращается в Эдинбург, чтобы целиком посвятить себя
научным занятиям.
Но каким? 42-летний Геттон не совершил ещё
ни одного открытия. И никто даже не подозревает,
что мир находится на пороге новой эпохи в
развитии геологических знаний.
Трудно представить, как именно постигал
Геттон основы науки геологии. Вряд ли универси-
университеты Эдинбурга, Лейдена и Сорбонна дали ему
необходимые знания в этой области естество-
естествознания. Пожалуй, он пришёл к ним самоучкой,
будучи хорошим наблюдателем. Это качество
присуще многим великим геологам XVIII в.
581
Энциклопедия для детей
Быть может, «устричные» беседы
позволили Геттону сделать оконча-
окончательный выбор. Среди их участников
наибольшее влияние на него оказал Блэк. Это были
совсем разные люди — пламень и лёд: «Пыл,
энтузиазм, быстрота мысли и живость Геттона
наталкивались на осторожность и хладнокровие
Блэка, а боязнь чего-либо не узнать у Геттона —
на страх в чём-нибудь ошибиться у Блэка;
любопытство Геттона было беспредельным, Блэк
же вообще не обладал этим качеством; просто-
простодушие Геттона было беззаботным и часто при-
приводило к столкновению с общепринятыми пред-
предубеждениями, тогда как Блэка отличали кор-
корректность и уважительное отношение к обще-
общепринятым мнениям». Эта блистательная психоло-
психологическая характеристика, принадлежащая перу
Плейфера, даёт ключ к пониманию натуры
Геттона. Качества, которыми он обладал, и
позволили ему выступить против общепринятых
предубеждений.
Так в жизни Геттона наступил довольно
продолжительный период полевых геологических
наблюдений. Его «природной лабораторией» стала
Шотландия: он почти не покидал её пределов,
подобно своему научному противнику немецкому
геологу Абрааму Вернеру, делавшему свои выводы
на основании изучения горных пород и минералов
одной лишь Саксонии. Но и тот и другой были
превосходными знатоками геологических воз-
воззрений своего времени.
Трудно в точности сказать, когда именно Геттон
сформулировал первый важнейший принципиаль-
принципиальный вывод: граниты и базальты образуются из
расплавленного вещества в результате извержения
вулкана. Тем самым он решительно поддержал
зарождавшуюся концепцию плутонизма. Согласно
ей, массивы горных пород, рельеф земной поверх-
поверхности в значительной степени формировались
благодаря действию подземных сил, «внутрен-
«внутреннего» тепла Земли. В противовес этой точке зрения
вскоре выступит Вернер — ярый приверженец
теории нептунизма. Он считал, что первоначально
земной шар представлял собой жидкую массу,
подобную гигантской капле воды, из которой
происходило химическое осаждение «первичных»
горных пород. История геологии конца XVIII —
начала XIX вв. была ареной ожесточённых
дискуссий между последователями шотландского
и немецкого учёных.
Рабочий кабинет Геттона.
582
Выдающиеся геологи
Немало прошло времени, прежде чем Геттон
решился придать гласности свою основную тео-
теорию. Только в 1785 г. он делает доклад в
Эдинбургском королевском обществе. И ещё через
три года на страницах журнала Общества вос-
воспроизводится текст доклада. Громоздко и неудобо-
неудобочитаемо его название: «Теория Земли, или иссле-
исследование закономерностей, проявленных в созда-
создании, разрушении и восстановлении суши на
земном шаре». Оставляют желать лучшего язык и
стиль изложения.
Зато все эти недостатки искупаются ориги-
оригинальностью и глубиной содержания. Геттон пред-
предлагает циклическую модель Земли. Наша планета,
полагает он, находится в состоянии динамического
равновесия. Начало и конец её невообразимо
длинной истории непознаваемы в принципе.
Внутреннее тепло периодически высвобождается
посредством извержения вулканов, что вызывает
поднятие суши. Образующиеся осадки отлагаются
в морях. Не в результате катаклизмов меняется с
течением времени лик Земли, но постепенно: «Все
происходящие в природе процессы всегда были и
остаются равномерными и устойчивыми». «Можем
ли мы описывать геологические процессы, которые
нельзя наблюдать непосредственно?» — вопрошает
Геттон. И отвечает: «Да, но при непременном
условии: необходимо исследовать, происходят ли в
настоящее время такие процессы, которые исходя
из природы твёрдых тел потребны для их
образования». Геттон ввёл в науку своеобразный
принцип «сохранения геологических процессов»,
получивший название униформизма. Его будет
потом углублять и развивать дальше последователь
Геттона — Чарлз Лайель, «наследный принц
шотландской геологии».
Но вот что удивительно: статья Геттона осталась
почти незамеченной, лишь его соотечественник
Ричард Кирван, вошедший в историю геологии
тем, что ввёл название «плутонизм», обрушился с
резкими нападками. Уязвлённый Геттон решил
более основательно изложить свои теоретические
взгляды, сопроводив их дополнительными дока-
доказательствами и иллюстрациями. На это ушло
несколько лет. Только в 1795 г. появился
двухтомный трактат «Теория Земли». Сохранился
в рукописи и третий том; он был обнаружен в
архиве Геттона столетие спустя и опубликован в
1899 г.
Через два года после выхода в свет «Теории
Земли» Геттон скончался, так и не дождавшись
достойной оценки своих воззрений. Пожалуй,
тяжеловесность и некоторая вычурность изложе-
изложения стали основной причиной подобного невни-
невнимания. Дар красноречия, который позволял Гет-
тону блистать во время застольных
бесед, совершенно покидал его, как
только он брал в руки перо. Работы его
к тому же довольно перегружены ссылками на
«божественную мудрость». Вот маленький образ-
образчик стиля Геттона: «Мы познаём устройство мира,
воздвигнутого в мудрости, предназначенного для
достижения цели, достойной той силы, которая,
как это очевидно, создала его». Поистине, как
говорит народная пословица, «язык мой — враг
мой».
Неугомонный Кирван продолжает свою ярост-
яростную критику и после смерти Геттона: кто ему
теперь возразит? Но находится человек, который
не может остаться равнодушным, — Джон Плей-
фер, давний друг Геттона ещё со времён «устрич-
«устричного клуба», математик, всегда живо интересовав-
интересовавшийся геологическими проблемами. Он стремится
обнародовать взгляды Геттона, изложив их прос-
простым, доступным языком.
И Плейфер пишет книгу «Иллюстрации теории
Геттона», изданную в 1802 г. В ней блестящие
геттоновские идеи получают не менее блестящее
литературное изложение, а в подтверждение их
Плейфер приводит немало новых примеров и
дополнительных аргументов. Словом, Плейфер не
только исправлял стиль, но в рамках своей
компетенции углублял содержание. Книге пред-
предшествует краткое предисловие, которое может
быть использовано в любой хрестоматии по
истории геологии. Лишь одна оценка, данная в нём
взглядам Геттона, вызывает несогласие. Говоря о
вулканистах (т.е. плутонистах) и нептунистах,
Плейфер замечал: «Доктор Геттон скорее принад-
принадлежал к последним, хотя в своей системе он
прибегает к действию как огня, так и воды, и
потому, строго говоря, он не может быть отнесён
ни к тем, ни к другим». Джон Плейфер стал
единственным, кто попытался связать воедино
Геттона и нептунизм. Впрочем, одно может
оправдать этого исследователя: только спустя
немалый исторический период стало возможным
провести достаточно чёткое разграничение между
приверженцами противоположных концепций; в
начале XIX столетия «кристаллизация» ещё не
произошла.
Именно труд Плейфера сделал теорию Геттона
всеобщим достоянием, оказал сильнейшее влияние
на развитие геологической мысли; именно он
способствовал формированию взглядов Лайеля.
«Как учёный, он в необычайной степени сочетал
в себе искусство острых, проницательных наблю-
наблюдений со способностью к смелым и оригинальным
обобщениям» — это слова Плейфера в биографиче-
биографическом очерке о Геттоне.
Энциклопедия для детей
АБРААМ ВЕРНЕР
A749—1817)
СОВЕРШЕНСТВО В МИРЕ
МИНЕРАЛОВ
Абраам Готлоб Вернер — крупнейший немец-
немецкий минералог и геолог конца XVIII —
начала XIX столетий. Из тех учёных, кто
делает целую эпоху в своей науке и даёт ей мощный
импульс развития.
В его судьбе отчётливо прозвучали и нотки
трагедии. Ибо при жизни суждено ему было
пережить крушение целостной системы своих
взглядов — поначалу поистине революционных и
привлёкших многих последователей и учеников.
Но именно самые любимые, самые талантливые из
них — Александр фон Гумбольдт и Леопольд фон
Бух — нанесли сокрушительный удар по воззре-
воззрениям учителя.
Вернер стоически перенёс поражение: оно
отнюдь не умалило его авторитета в глазах
современников.
...В его родословной на протяжении двух с
половиной столетий — несколько поколений
потомственных горняков.
В детском возрасте игрушкам он предпочитал
камни, любил их перебирать и сортировать. В
четыре года научился читать, в пять — писать и
считать. Отец его — инспектор металлургического
завода — собрал богатую библиотеку. Мальчик
пристрастился листать старинные фолианты; осо-
особенно интересовался теми, в которых рассказы-
рассказывалось о минералах и рудах.
Много лет спустя Вернер вспоминал, что уже в
десять лет его очень занимало внутреннее строение
гор и он даже пытался самостоятельно сделать
некоторые собственные выводы. Отец устроил сына
после окончания школы на завод, надеясь, что со
временем тот займёт его инспекторскую долж-
должность.
Тяжёлое заболевание заставило Вернера отцра-
виться на целебные источники в Карлсбад. Здесь
он не только проходил курс лечения, но с
увлечением собирал коллекции, проводил геоло-
геологические наблюдения.
В Карлсбаде он познакомился с величайшим
немецким поэтом Гёте. Всю свою жизнь Вернер
поддерживал с ним дружеские отношения.
В 1765 г. в саксонском городе Фрайберге —
«колыбели горного дела в Европе» — была
основана Горная академия. Спустя четыре года
Вернер стал её студентом. Вся его научная и
педагогическая деятельность оказалась связанной
с этим учебным заведением. Окончив академию, он
совершенствовал своё образование в Лейпцигском
университете. Там он изучал гуманитарные науки:
философию, историю, юриспруденцию, экономи-
584
ку. Вообще многие крупные естествоиспытатели
прошлого имели неплохую гуманитарную подго-
подготовку, хорошо ориентировались в географии.
Вернер любил рассказывать о том, как в 1799 г. он
предсказал тот маршрут в Альпах, по которому
великий русский полководец Александр Суворов
мог бы совершить обход французской армии. И
этот прогноз действительно сбылся.
Широко образованный, с чётко сформиро-
сформировавшимися интересами, 25-летний Абраам Вернер
приступает к научной деятельности. В 1774 г. в
Лейпциге выходит в свет его первая книга: «О
внешних признаках ископаемых тел». Сравни-
Сравнительно небольшая по объёму, но исключительно
богатая по содержанию, она стала событием в
минералогии.
В ту пору ещё не существовало чёткого
определения понятия «ископаемые тела». К ним
относили и собственно минералы — «простые
ископаемые тела», и горные породы — «сложные
ископаемые тела», и даже окаменелости —
твёрдые остатки животных и растительных орга-
организмов. Немало времени посвятил Вернер тому,
чтобы Навести порядок в этой путанице. В своей
же книге он рассматривал исключительно мине-
минералы.
Главным для него была система. Его биограф
писал: «Вернер всегда стремился к порядку. Он
Выдающиеся геолого
был систематиком большого стиля, умевшим
классифицировать познания и распределять их с
логической точки, облегчая тем самым понятие
связи между отдельными фактами».
В первую очередь Вернер разрабатывал способы
описания ископаемых тел по их характерным
признакам — цвету, внешнему виду и внутреннему
строению, весу, вкусу, запаху. Химический состав
минералов стоял для него на втором плане,
поскольку химия ещё не разработала достаточно
надёжных аналитических приёмов.
В связи с этим можно упомянуть один приме-
примечательный эпизод его жизни. В 1802 г. он посетил
Париж. Там Вернер был представлен первому
консулу Франции, что само по себе — большая
честь для учёного. Будущий император Наполеон
Бонапарт отнюдь не являлся профаном в естествен-
естественных науках, но здесь он попал впросак. «Я знаю
Вас, — сказал он Вернеру. — Вы имеете большие
заслуги в химии». Вернер испытал некоторое
разочарование: конечно, ему было бы приятнее
услышать от Наполеона признание своих заслуг в
геологии.
Вернер ставил целью привести к совершенству
описание внешних признаков минералов, придать
им большую чёткость: «Определённость понятий в
математике придаёт совершенство этой науке...
Какая польза была бы минералогии, если бы все
минералоги стремились придать своей науке
совершенство, присущее математике».
Фридрих Энгельс справедливо сказал об анг-
английском естествоиспытателе Роберте Бойле:
«Бойль делает из химии науку». «Вернер делает из
минералогии науку» — подобная оценка не
является преувеличением. Но минералогия Вер-
нера всё же была описательной. Ещё не пришло
время более углублённых исследований. Работы
Вернера существенно его приблизили.
Книга «О внешних признаках ископаемых тел»
принесла ему мировую известность. Эта небольшая
по объёму книжка стала незаменимым практиче-
практическим руководством и для рудокопов, и для
студентов, образцом для многих других минерало-
минералогических руководств, первым чётко и ясно изло-
изложенным «определителем минералов».
Он сам открыл 8 новых минералов и ввёл 25
новых названий для уже известных; 2 минерала
названы в честь учёного: вернерит и вернерин.
Имя Вернера стоит в первой строке перечня
величайших исследователей, строивших здание
минералогии. Но вот парадокс: при жизни учёного
наибольшей популярностью пользовались его воз-
воззрения в другой области.
Во второй половине XVIII столетия возникли
два учения о первопричинах происхождения
«земной тверди». Одно из них основывалось на так
называемой теории плутонизма (вулканизма). В
наибольшей степени она была разработана в трудах
шотландского геолога Джеймса Геттона. Плуто-
нисты полагали, что главная роль в образовании
горных пород принадлежит «подземному огню».
В Карлсбаде Вернер познакомился с великим Гёте.
585
Энциклопедия для детей
Нептунисты, напротив, провозглаша-
провозглашали принцип: «Всё из воды».
Хотя «нептунистические» идеи по-
появлялись и до Вернера, именно он стал их наиболее
активным приверженцем и пытался найти им
строгое научное обоснование. Он подробно излагал
их в своём курсе геогнозии. По Вернеру, геогнозия
являлась составной частью геологии и рассматри-
рассматривала «те соотношения, в которых показываются
минералы в твёрдой части земного шара», а также
изучала, каким образом минералы «её составляют,
как произошли и ныне ещё происходят».
Почему Земля имеет шарообразный вид, как
другие небесные тела, как капля воды? Отчего в
различных горных породах содержится огромное
количество остатков органических тел? Почему
внутреннее строение Земли слоистое?
Отвечая на эти вопросы, Вернер делает вывод:
наша планета в самом начале «составляла жидкую
круглую массу». Земной шар образован водою, с
ним «происходили величайшие перемены, при
которых вода наиболее действовала».
Одним из достоинств Вернера было умение
красочно и доступно излагать свои мысли — и это
существенно способствовало пропаганде нептуниз-
нептунизма. Учение приобрело множество сторонников.
Нельзя сказать, что он напрочь отвергал идеи
плутонизма; скорее, он их серьёзно недооценивал,
а также заблуждался в оценке вулканических и
осадочных пород. Например, он относил базальт к
осадочным породам. А между тем именно базальт
оказался тем «пробным камнем», который в
конечном счёте нанёс тяжёлый удар по теории
нептунизма.
На каком-то этиле концепция Вернера получила
поддержку, казалось бы, с неожиданной стороны.
Иоганн Вольфганг Гёте кроме удивительного
поэтического дара обладал ещё и задатками
незаурядного естествоиспытателя и всегда был в
курсе научных событий. Он не остался без-
безучастным и к полемике между нептунистами и
плутонистами. Их споры Гёте аллегорически
отразил на страницах «Фауста». В главе «Валь-
«Вальпургиева ночь» он вывел образы «плутониста» и
«нептуниста» в лице древнегреческих философов
Анаксагора и Фалеса.
«Огонь чадящий образует скалы!» — воскли-
восклицает Анаксагор.
«Вода — всему живущему начало...» — возра-
возражает ему Фалес.
Сам Гёте устами Фалеса слагает гимн во славу
нептунистов:
Мне истина ярко предстала —
Из воды всё возникло сначала!
Всё собою вода оросила!
Океан — ты великая вечная сила!
Громады туч сгущающий,
Реки всюду вокруг посылающий,
Потоки поглощающий,
Ты действуешь всюду в долах и в горах!
Ты свежую жизнь сохраняешь в веках!
Плутонистам же Гёте посвятил несколько едких
эпиграмм.
Мнение всеми почитаемого литератора, ко-
конечно, не могло не повлиять на умы. Но никакие,
даже самые яркие, самые проникновенные слова
не способны изменить логику научного познания,
опровергнуть наблюдения и факты.
Между тем новые факты вступали в противо-
противоречие с вернеровской концепцией нептунизма.
Двое крупных естествоиспытателей — Александр
фон Гумбольдт и Леопольд фон Бух — оказались
среди тех, кто представил наиболее весомые
аргументы против этого учения.
Вернер обучал своих учеников методу, который
во главу угла ставил наблюдение. Веские дока-
доказательства истинности концепции нептунизма
можно было получить на основе наблюдений
горных пород в разных точках земного шара.
Вернер делал свои выводы, основываясь на
собственных исследованиях в саксонских Рудных
горах. А его ученики работали во многих странах
мира, и диапазон их наблюдений был несравненно
шире.
Он никогда не бывал в Альпах и никогда не
видел вулканов. Вернейший его ученик, Гум-
Гумбольдт, неопровержимо доказал, что базальт имеет
вулканическое происхождение. Этот факт в корне
противоречил основным положениям нептунизма.
Научная логика неумолима: ряды сторонников
нептунизма стали стремительно редеть. Лишь
немногие сохранили преданность Вернеру; в их
числе был и Гёте. Этому он посвятил строки своего
стихотворения:
Король развенчан и разбит,
Низложен также и гранит.
Сыночек-гнейс вдруг папой стал,
Но близок и его провал.
Уже мешает сплав Плутон
И революцию ждёт он.
Базальт, чертовски чёрный негр,
Стремится вверх из адских недр.
Дробит он землю, камни, скалы.
Омега нынче альфой стала,
И весь наш милый мир кругом
Геогностически повёрнут кувырком.
Два столетия минуло с тех пор, как нептунисты
и плутонисты скрестили шпаги в ожесточённой
полемике. Каждая из сторон считала себя правой;
одна потерпела поражение. По мере накопления
фактического материала выяснялось, что и сторон-
сторонники Плутона в немалой степени впадали в
крайность. Когда удалось освободиться от шелухи
«неопровержимых» аргументов и подчас умозри-
умозрительных воззрений, в истории геологии остались
истинно рациональные зёрна. Ведь помимо из-
изверженных в природе широко представлены и
осадочные породы, «нептунистическое» происхож-
происхождение которых очевидно.
Далёкими и наивными представляются ныне
споры между двумя «кланами» в геологической
науке. Справедливую оценку дал им Владимир
586
Выдающиеся геологи
Иванович Вернадский: «Мы видим теперь, что тот
спор о нептунизме и плутонизме, который занимал
десятилетия мысли геологов, особенно немецких,
казался современникам важным, но в действи-
действительности им не был. Эти оба представления
сводили всю структуру изучаемых геологами
явлений к влиянию поверхностных сил, царящих,
по современной терминологии, в биосфере, —
нептунисты (преобладающая роль воды — Непту-
Нептуна), или допускали преобладающее влияние глу-
глубинных частей планеты, ярким .проявлением
которого являлись вулканы, — плутонисты».
Подобные этапы в развитии естествознания
были неизбежны. Борьба разных представлений
продвигала вперёд свежую научную мысль, а
время всё расставляло по своим местам. Но
возникали и сталкивались новые воззрения. Так
что причислять вернеровские взгляды на проис-
происхождение земных пород только лишь к категории
заблуждений было бы не только фактической, но
и историко-научной ошибкой. «Его геогнозия, —
пишет биограф, — с течением времени преобрази-
преобразилась и влилась в современную геологию».
Вся жизнь Абраама Вернера была отдана науке
и преподаванию: они, собственно, составляли суть
его существования. Он не был женат, его «семьёй»
были коллеги по Горной академии и в особенности
студенты. Среди них он пользовался
исключительной популярностью. Би-
Биограф вспоминает: «Он был их воспи-
воспитателем, советчиком, духовным руководителем,
старшим другом в любое время... Особенно много
внимания уделял Вернер слушателям с выдающи-
выдающимися способностями, опекая и поддерживая их
материально... Священный огонь вдохновения,
горевший в нём самом, зажигал и его слушателей».
Число опубликованных им трудов сравнительно
невелико для учёного подобного масштаба. Тем
более удивительно богатство его архива: в нём
сохранилось колоссальное собрание рукописей с
конспектами лекций, описаниями месторождений
и коллекций, многочисленными отчётами. Их
объём составляет более 80 томов. Многие академии
избирали его действительным и почётным членом.
...Гёте узнал о смерти Вернера из письма
горного инспектора во Фрайберге, некоего Требры.
Тот описывал пышные похороны учёного, не
преминув рассказать и об имевшем место проис-
происшествии. Многочисленные студенты сочли, что
панихида по их любимому учителю была недоста-
недостаточно торжественна. В отместку они камнями
выбили стёкла в домах священника и дьякона. «И
не просто камнями, — счёл нужным добавить
Требра, — но образцами минералов».
УИЛЬЯМ СМИТ
A769—1839)
'■■ -;>&
«ОТЕЦ АНГЛИЙСКОЙ
ГЕОЛОГИИ»
Особая роль в разработке шкалы после-
последовательности геологических напластований
принадлежит англичанину Уильяму Смиту.
Будучи инженером-землемером и увлекаясь геоло-
геологией, Смит участвовал в прокладке каналов в
Южной Англии. Он обратил внимание на то, что
пласты горных пород в окрестностях города Бата
отличаются непрерывностью и постоянной после-
последовательностью. При этом оказалось, что каждый
пласт содержит свои особые ископаемые ока-
окаменелости. И эта последовательность напласто-
напластования горных пород повторяется в разрезах,
далеко отстоящих друг от друга. Смит сделал
вывод, что сходство пластов определяется сходст-
сходством заключённого в них «набора» окаменел остей,
а вовсе не их минеральным составом, как думал
Абраам Вернер. Это натолкнуло Смита на мысль о
том, что слои, содержащие один и тот же «набор»
окаменевших ископаемых остатков, образовались
в одно и то же время. Таким образом появилась
возможность сравнивать осадочные толщи, не
прослеживая непосредственно их на местности, а
только на основании сравнения заключённых в
них окаменел остей. Тем самым Смит заложил
фундамент развития двух самостоятельных отрас-
отраслей геологии. Одна из них — палеонтология (наука
о прежде живших существах); другая — стратиг-
стратиграфия (наука о последовательности залегания и
образования горных пород).
Сначала взгляды Смита не обратили на себя
особого внимания специалистов. Сам Смит в конце
XVIII в. принялся за составление геологической
карты Англии, для чего пешком исходил всю
страну. Он окончил карту в 1815 г.
В конце концов Уильям Смит стал исклю-
исключительно популярным человеком. Заслуги его
были очень высоко оценены Лондонским гео-
геологическим обществом, наградившим Смита в
1831 г. первой золотой медалью за геологические
открытия.
Уильяма Смита по праву называют «отцом
английской геологии».
587
Энциклопедия для детей
Ч'у.
ЧАРЛЗ ЛАЙЕЛЬ
A797—1875)
НИСПРОВЕРЖЕНИЕ ТЕОРИИ
КАТАСТРОФ ДРЕВНОСТИ
В 1797 г. в Шотландии скончался Джеймс
Геттон, один из пионеров геологии. В на-
научных кругах эта весть была встречена с
глубокой скорбью. В том же году в семье
шотландского дворянина Чарлза Лайеля родился
первенец, которого назвали в честь отца. Спустя
десятилетия Чарлз Лайель-младший будет повсе-
повсеместно признан крупнейшим геологом совре-
современности. По поводу этих событий можно было бы
произнести ритуальную фразу: «Король умер, да
здравствует король!» Она тем более уместна, что
Лайель унаследовал многие научные представ-
представления Геттона.
Большая семья Лайелей страстно любила путе-
путешествовать, а потому совершала поездки по
разным странам Европы. То было стремление
лучше узнать окружающий мир. Отец семейства
отличался разносторонними способностями, с осо-
особым интересом занимался ботаникой. Наклон-
Наклонности натуралиста рано проявились и у Чарлза: он
с детских лет собирал коллекции насекомых и
растений.
Школьное образование мало что дало Чарлзу в
естественнонаучной области. В школах, где он
обучался, основное внимание уделялось изучению
языков и литературным упражнениям. Но и эти
знания в дальнейшем весьма пригодились ему.
Родители пожелали, чтобы их сын стал адвокатом.
Будущего юриста было решено определить в
Оксфордский университет.
Чарлз переступил порог этого престижного
учебного заведения в январе 1816 г. Система
образования в Оксфорде не столько способствовала
подготовке профессионалов, сколько прививала
студентам определённые нормы поведения в об-
обществе и умение самостоятельно работать и
мыслить.
Иногда случайность круто меняет жизнь челове-
человека. Так произошло и с Чарлзом Лайелем: из чистой
любознательности он стал посещать лекции члена
Лондонского геологического общества Уильяма
Бёкланда. Интересные лекции настолько увлекли
Чарлза, что он решил прослушать курс геологии
полностью. Тем более что кое-какие отрывочные
сведения из области геологии уже были ему
известны. Бёкланд лишь помог привести их в
систему. В июле 1817 г. в письме к отцу Лайель
делится своими соображениями относительно но-
нового предмета изучения.
Господствующей геологической концепцией то-
того времени была так называемая теория катастроф.
Её утверждению в науке особенно способствовал
французский учёный Жорж Кювье. В 1812 г. он
опубликовал «программную» книгу «Рассуждения
о переворотах на поверхности земного шара». Вот
суть этой концепции: в истории нашей планеты
время от времени происходили внезапные пере-
перевороты (катастрофы). Они приводили к быстрому
и очень существенному изменению лика Земли —
вздымались новые горные системы, опускались
континенты, исчезали и появлялись новые моря,
вымирали многие виды животных и растений. В
промежутках между катастрофами, в спокойные
периоды, на Земле появлялись новые виды живых
организмов. Обычные природные явления —
землетрясения, извержения вулканов — не могли
сопровождаться глобальными переворотами. Тео-
Теория катастроф приводила к признанию существо-
существования «надприродных», внешних, потусторонних
сил. Последней по времени катастрофой считался
Всемирный потоп.
В своих лекциях Бёкланд часто упоминал имя
Геттона, который придерживался принципиально
иной точки зрения относительно сил, формирую-
формирующих земную поверхность. Геттон утверждал: все
588
Выдающиеся геолога
изменения, происходившие на Земле, можно
объяснить как результат действия обычных сил,
наблюдаемых и проявляющихся и в настоящее
время. Фактор времени он рассматривал как
важнейший «параметр», влияющий на природные
изменения. Катастрофисты считали, что все круп-
крупные преобразования происходили быстро, внезап-
внезапно, путём скачка. А Геттон, придерживаясь
мнения о единообразии древних и современных
геологических факторов, полагал, что все без
исключения геологические изменения всегда про-
происходили в том же темпе, в тех же направлениях
и приводили к таким же результатам, как можно
наблюдать ныне. Взгляды, которые исповедовал
Геттон, легли в основу концепции униформизма.
Несмотря на своё серьёзное увлечение гео-
геологией, Чарлз заканчивает университет и в декабре
1819 г. получает степень бакалавра юриспру-
юриспруденции. Внезапное ухудшение самочувствия не
позволяет ему немедленно приступить к адвокат-
адвокатской практике. Для поправки здоровья Лайель-
старший увозит сына в Рим. Пребывание в Италии
знаменательно для Чарлза тем, что у него
начинают формироваться пусть отрывочные, но
собственные геологические представления.
Очень важным в его биографии оказывается
1821 год. Лайель публикует свою первую статью
по геологии, и его избирают членом Лондонского
геологического общества. Пусть коллеги видят в
нём лишь многообещающего любителя — важен
сам факт. И в том же году ему присуждают степень
магистра юриспруденции.
Отец настаивает, чтобы Чарлз занялся престиж-
престижной адвокатской деятельностью: профессии геоло-
геолога тогда попросту не существовало, следовательно,
занятиям геологией можно посвящать свободное
время. Такая профессия появилась только в
40-х гг. XIX в., когда была организована Британ-
Британская геологическая служба. Но Чарлз чувствует,
что адвокатура начинает его тяготить. Да и какой
из него адвокат, если, по воспоминаниям современ-
современников, Лайель «не обладает даром речи; в его
манерах есть нерешительность, его голос не
отличается ни силой, ни мелодичностью, в его
действиях нет внушительности»?
С ещё большей увлечённостью он продолжает
наблюдения и путешествия, выступает с докла-
докладами на заседаниях Геологического общества. В
1823 г. в Париже Лайель знакомится с «власти-
«властителями дум» естествоиспытателей — Жоржем
Кювье и Александром Гумбольдтом. Это не только
большая честь — это сильнейший импульс для
дальнейшей работы.
Он понимает, что пора сделать окончательный
выбор. Кто же прав: катастрофисты или унифор-
униформисты? Как современные, «работающие» в природе
силы соотносятся с силами прошлого?
Лайель решил написать книгу и в ней попы-
попытаться разрешить сомнения. Внутренне он уже
понимал, что выступит против теории катастроф.
Но одной убеждённости недостаточно, нужны
веские аргументы.
Чарлз начал собирать материалы,
чтобы «написать о согласии древних
причин с нынешними и показать, что
растения и животные в прошлом были такими же,
какими мы их знаем теперь». Чтобы подкрепить
свои теоретические представления непосредствен-
непосредственными наблюдениями, он отправляется в путешест-
путешествие по Франции, Италии и Сицилии. Ему удалось
собрать богатый фактический материал. Однако
решающим событием стало посещение развалин
древнего храма Юпитера-Сераписа неподалёку от
Неаполя. На сохранившихся колоннах храма были
запечатлены следы колебаний земной коры в
исторически недавнее время. На колоннах отчёт-
отчётливо выделялись три участка. Нижний и верхний
сохраняли гладкость мрамора, средний же был
источен так называемыми сверлящими моллюска-
моллюсками. Эти развалины видели многие, но лишь Лайеля
осенило, что руины храма являются не столько
историческим, сколько геологическим памятн-
памятником. Ведь неоднородность поверхности колонн —
свидетельство периодических колебаний уровня
Неаполитанского залива. Средний участок был
источен в результате продолжительного погруже-
погружения развалин в воды залива. Нижний участок,
заваленный мраморной щебёнкой, оказался не-
недоступным для моллюсков, верхний возвышался
над водой, зато на среднем они хорошо «порабо-
«поработали». Так Лайель получил убедительное дока-
доказательство, что колебания земной коры — опуск-
опускания и поднятия — могут происходить медленно,
без катастрофических катаклизмов.
Сделанное им описание колонн стало хресто-
хрестоматийным, вошло во многие учебники по геологии.
Не лишённый дара художника, Лайель зарисовал
колонны. Этот рисунок он поместил на обложке
своей книги.
...Незадолго до смерти в своём завещании он
учредил бронзовую медаль. На одной её стороне
были выбиты профиль и имя учёного, на другой —
колонны храма Юпитера-Сераписа по рисунку
Лайеля. С 1876 г. вплоть до наших дней медаль
присуждается ежегодно. Среди её лауреатов —
многие выдающиеся представители геологической
науки.
Первый том книги Лайеля увидел свет в конце
1830 г. (второй и третий были опубликованы в
течение следующих трёх лет).
По традиции того времени книга имела длинное
поясняющее название: «Принципы геологии, яв-
являющиеся попыткой объяснить прошлые измене-
изменения поверхности Земли путём соотношения с
причинами, ныне действующими» — оно как бы
содержало самую сущность труда. Книга сразу же
начала своё триумфальное шествие по разным
странам. Её перевели почти на все европейские
языки, в том числе на русский (под названием
«Основные начала геологии»). В одной лишь
Англии она выдержала 12 изданий. Излагая и
утверждая свои научные воззрения, Лайель был
предельно беспристрастен в характеристике взгля-
взглядов своих противников. «Принципы» стали на-
589
Энциклопедия для детей
стольной книгой для нескольких поко-
поколений геологов.
Другое её неоспоримое достоинство
состояло в прекрасном литературном языке и стиле
изложения. Это был один из редких фундамен-
фундаментальных научных трудов, вполне доступных
непрофессионалам. «Принципы» вызвали интерес
к геологическим знаниям у широкого круга
образованных людей. Как отмечала популярная в
те годы английская писательница Гарриет Марти-
но, «после того как прошла мода на романы
Вальтера Скотта, многочисленная публика средне-
среднего сословия раскупала дорогое сочинение по
геологии в пять раз быстрее, чем любой из самых
популярных современных романов».
Пожалуй, ни один научный труд XIX столетия
не вызывал подобного резонанса в обществе.
Слава стремительно вошла в жизнь Лайеля,
нисколько не изменив его характер, не придав ему
высокомерия и надменности. Профессор геологии
в Лондонском королевском колледже A831 г.),
президент Лондонского геологического общества
A836 г.), лауреат медали Коплея, высшей научной
награды XIX в. A858 г.), — вот лишь некоторые
свидетельства признания его заслуг.
В конце 30-х гг. в его жизни произошло
знаменательное событие: на одном из заседаний
Геологического общества он встретился с Чарлзом
Дарвином. Натуралист, совершивший кругосвет-
кругосветное путешествие на корабле «Бигль», по рекомен-
рекомендации профессора ботаники Генсло ознакомился в
пути с первым томом «Принципов геологии».
Генсло, убеждённый катастрофист, характеризо-
характеризовал труд Лайеля лишь как свод детально и
остроумно подобранных фактов, опирающихся на
ложную концепцию. Дарвин не внял, однако,
наставнику. «Принципы» произвели на него
сильное впечатление. Много лет спустя он призна-
признавался: «Я всегда чувствовал, что мои книги
появились наполовину как бы из мозга Лайеля; но,
однако, я не сознавал этого в достаточной мере,
поскольку всегда думал, что великая заслуга
«Принципов» была в том, что они изменили всё
наше мышление, и поэтому, когда рассматривал-
рассматривалась вещь, которую никогда не рассматривал
Лайель, то мы видели её через его сознание (его
глазами)».
Великий реформатор биологии, автор бессмерт-
бессмертного «Происхождения видов» называл Лайеля
«лордом-канцлером естествознания».
Знакомство переросло в дружбу, хотя далеко не
всегда Лайель и Дарвин придерживались одина-
одинаковых взглядов. Так, Лайель высказал довольно
прохладное отношение к »Происхождению видов»,
потому что не разделял точки зрения Дарвина на
«всемогущество» естественного отбора, считая его
лишь одной из многих причин эволюции органиче-
органического мира. Полемикой с автором «Происхож-
«Происхождения видов» проникнута книга Лайеля «Геоло-
«Геологические доказательства древности человека с
некоторыми замечаниями о теориях происхож-
происхождения видов», вышедшая в 1863 г.
Лайель долгое время ограничивал свои путе-
путешествия пределами европейского континента.
Только в 1841 г. он отправляется в Северную
Америку, куда был приглашён прочитать цикл
лекций по геологии. Потом совершил ещё четыре
поездки туда. Фактически он был одним из первых
европейцев, осуществивших обширные геологиче-
геологические исследования на Северо-Американском кон-
континенте. Итогом стали двухтомник «Путешествия
по Северной Америке», более 20 статей и 40
ящиков коллекций. Пребывание в Северной Амер-
Америке оказалось для Лайеля превосходным экзаме-
экзаменом, подтвердившим жизненность его концепции.
Во время двух первых американских поездок
ему был устроен триумфальный приём, он удосто-
удостоился беседы с президентом Соединённых Штатов.
На родине подобных почестей Лайелю не оказы-
оказывали. Хотя научный мир отдавал ему должное, это
мало сказывалось на его общественном положении.
Многим выдающимся естествоиспытателям
XIX столетия начинали воздавать по заслугам на
родине после того, как они завоёвывали всеобщее
признание за рубежом. После своего триумфа в
Америке Лайель специальным королевским ука-
указом был удостоен рыцарского звания. Он теперь
именовался «сэр Лайель», но всегда относился к
этому более чем сдержанно.
Как ни парадоксально, у Лайеля не было
учеников. Зато он приобрёл многочисленных
последователей во всём мире благодаря своим
сочинениям, в которых излагал сложнейшие
научные проблемы с удивительной простотой и
ясностью. В воспоминаниях современников Лай-
Лайель — исключительно честный учёный и человек,
умевший твёрдо отстаивать свои убеждения. Он
всегда помогал коллегам, даже если они не
разделяли его научных воззрений и выступали
против них. Были люди, которые относились к
нему холодно, но за всю свою жизнь он не нажил,
пожалуй, ни одного врага.
В середине 60-х гг. XIX в. у него резко
ухудшилось зрение; он постепенно утрачивал
способность читать и писать и вынужден был
пригласить секретаря. Им стала Арабелла Беклей.
Она очень помогла учёному и под его влиянием
приобрела прямо-таки профессиональные знания.
После смерти Лайеля она написала книгу «Крат-
«Краткая история естественных наук», предназна-
предназначенную для юношества. Книга была посвящена
Лайелю и его жене. В одной из глав излагался
вклад Лайеля в геологию — едва ли не впервые в
популярной литературе.
...И всё-таки в 1873 г. он нашёл в себе силы
совершить поездку в Швейцарию, которую так
любил с детских лет. А 5 ноября 1874 г. он посетил
заседание Геологического клуба. Полуслепой, сла-
слабеющий человек произнёс яркую речь о будущ-
будущности геологии.
22 февраля 1875 г. Чарлза Лайеля не стало. Он
похоронен в Вестминстерском аббатстве, рядом с
величайшими деятелями Англии.
К мраморному бюсту прикреплена плита, на
590
Выдающиеся геологи
которой после имени и дат рождения и смерти
начертаны слова эпитафии: «На протяжении
длительной и деятельной жизни он искал способ
расшифровки отрывочной летописи истории Зем-
Земли, терпеливо исследуя современный порядок
природы, путём длительного изучения раздвигая
границы знаний и возможностей научной мыс-
мысли...»
В составлении текста надгробной надписи
активное участие принимал Чарлз Дарвин.
В унисон ей звучали слова из некролога,
подписанного крупным английским естествоиспы-
естествоиспытателем Арчибальдом Гейки: «До Лайеля геологи
считали современные силы лишь реликтами мощ-
мощных агентов прошлого. Лайель опроверг это
воззрение. Он собирал факты со всех
концов света и провёл в геологии
реформу, став верховным жрецом уни-
формистской школы. Его труд был свежей струёй
и здоровым духом в геологии. Его идеи проникли
во все отрасли геологии... Своей реформой гео-
геология обязана гению и настойчивости Лайеля».
XIX столетие подарило человечеству сотни
выдающихся учёных. Но не так уж много было
среди них подлинных «лордов-канцлеров естество-
естествознания»: Джеймс Максвелл в физике, Дмитрий
Менделеев в химии, Николай Лобачевский в
математике, Чарлз Дарвин в биологии...
В этот «звёздный ряд» достойно и по праву
входит геолог Чарлз Лайель.
ЭЛИ де БОМОН
A798—1874)
КОНЦЕПЦИЯ СЖИМАЮЩЕЙСЯ
ЗЕМЛИ
В 1829 г. французский геолог Жан Батист
Арман Луи Леоне Эли де Бомон выдвинул
гипотезу, получившую название «контрак-
ционной» (от лат. contractio — «стяжение»). Эли
де Бомон опирался на гипотезу Канта — Лапласа
(согласно которой Земля образовалась из рас-
раскалённого газопылевого облака) и исходил из того,
что изначально расплавленная Земля постепенно
остывает. Сначала образовалась твёрдая внешняя
оболочка — земная кора. Затем по мере охлаж-
охлаждения земной шар последовательно уменьшался в
объёме. Из-за сокращения объёма внутренней
части Земли твёрдая наружная кора оседала. Её
площадь уменьшалась, она стягивалась и короби-
коробилась. При этом боковое давление приводило к
образованию складок в виде вытянутых горных
цепей. По возникающим при этом трещинам
расплавленная масса — магма — выходила из недр
Земли.
Главная работа Эли де Бомона «Замечание о
системах гор» вышла в свет в 1852 г. как часть его
труда «Всеобщий словарь натуральной истории».
По мнению Эли де Бомона, в истории Земли
существовали длинные периоды сравнительного
покоя, в течение которых в морях накапливались
осадки. Периоды покоя чередовались с короткими
эпохами тектонических катастроф, производив-
производивших глубочайшие изменения в состоянии земной
коры. Это были эпохи «внезапного» образования
почти параллельных горных цепей. Подобные
катастрофы уничтожали животных и растения.
Затем наступал новый период покоя, и органиче-
органическая жизнь обновлялась.
Согласно представлениям Эли де Бомона, текто-
тектонические катастрофы неоднократно повторялись
начиная с самых древних геологических периодов.
Так, например, Альпы возникли сравнительно
недавно. Внезапное и быстрое образование боль-
больших горных массивов должно было вызвать
необыкновенно сильные движения воды в океанах.
Как считал Эли де Бомон, благодаря этому и
происходили те большие потопы, предания о
которых сохранились у многих народов.
Согласно Эли де Бомону, возраст любой горной
цепи может быть определён по возрасту самых
молодых горных пород и самых древних недефор-
мированных слоев, которые их перекрывают. Если
горизонтальные пласты перекрывают пласты,
смятые в складки, то ясно, что пологие (го-
(горизонтальные) пласты образовались после того,
как возникли горы (т.е. складки). Этот вывод
сыграл огромную роль в развитии геотектониче-
геотектонических исследований во второй половине XIX и
первой половине XX вв., т.к. он позволил выявить
эпохи горообразования (складкообразования) на
земном шаре. Эли де Бомон считал, что горообразо-
горообразовательные эпохи были одновременны на всём
земном шаре и это можно использовать для
периодизации истории Земли. Развиваемая им
контракционная гипотеза стала ведущей тектони-
тектонической гипотезой в геологии. «Счастливейшим
завоеванием научной геологической мысли» наз-
назвал эту гипотезу академик Александр Петрович
Карпинский.
Вместе с признанием гипотезы Эли де Бомона
общепринятой становится идея длительности гео-
геологической истории, а также идея сравнительно
большой продолжительности процесса горообразо-
горообразования. Это подрывало основной принцип «клас-
«классического» катастрофизма, согласно которому
геологические катастрофы внезапны и быстро-
быстротечны.
591
Энциклопедия для детей
АМАНЦ ГРЕССЛИ
A814-1865)
УЧЕНИЕ О ФАЦИЯХ.
«РАЗГЛЯДЕВШИЙ НЕВИДИМОЕ»
За сто с лишним лет никто так и не написал
подробной биографии Аманца Грессли, а
потому многое в судьбе этого швейцарского
геолога остаётся — да, по-видимому, и останется
— неясным. Конец его был трагичен: он скончался
в психиатрической больнице, долгое время страдая
тяжёлым душевным недугом.
Ещё задолго до смерти он сочинил текст своей
эпитафии (надгробной надписи). В подстрочном
переводе с латинского она звучит так:
Грессли умер, сражённый любовью к камням.
Он собирал их везде, но не мог утолить свой голод.
Как он завещал, мы положили эту глыбу;
Покрытый ею, Грессли, наконец, насытился.
Немногочисленные друзья выбили эту надпись
на могильном камне.
Потомки могли бы добавить: «Здесь лежит
Грессли, создатель учения о фациях». И этого было
бы достаточно, чтобы увековечить его имя в
истории геологии.
В её истории Юрские горы (Юра), на границе
между Швейцарией и Францией, стали редкостной
кладовой замечательных открытий и палеонтоло-
палеонтологических находок, дали жизнь крупнейшим гео-
геологическим понятиям. Достаточно, например,
назвать «юрский период».
Почти весь жизненный путь Аманца Грессли
связан с Юрскими горами. Маршруты его экс-
экскурсий покрыли сплошной сеткой предгорья Юры.
Здесь рождались его открытия. Здесь, в кантоне
Золотурн, появился на свет и он сам — старший
из восьми детей в семье стекольного фабриканта.
Подобно многим выдающимся естествоиспытате-
естествоиспытателям, он с детства увлекался коллекционированием
камней, раковин, растений. Это увлечение превра-
превратилось у него во всепоглощающую страсть.
Родители готовили Аманца к духовной карьере.
Первой его школой стала иезуитская гимназия в
Золотурне. Он задыхался в её затхлой атмосфере и
лишь в коллекционировании находил отдушину,
за что его не раз нещадно наказывали. В конце
концов терпению Грессли настал предел, и он
самовольно отправился во Францию, в Страсбург-
ский университет, где начал посещать лекции на
медицинском факультете.
Там неплохо преподавалась геология, и Аманц
с жадностью стал впитывать геологические зна-
знания. Они давались ему легко, потому что он всем
существом, всеми своими юношескими увле-
увлечениями был подготовлен к их восприятию.
Аманц понял, что геология станет главным
делом его жизни.
Возвратившись на родину, Грессли с присущей
ему самозабвенностью начал исследования окрест-
окрестностей Золотурна. Много лет спустя один из его
биографов напишет: «Казалось, будто перед его
всепроникающим взглядом ни одна скала Юры не
могла скрыть свою тайну».
Те, кто встречал Грессли во время его геологиче-
геологических экскурсий, останавливались в недоумении
при виде кое-как одетого, непричёсанного, опус-
опустившегося человека, который, казалось, никого не
замечал вокруг себя. Он совершенно не заботился
о своём внешнем облике; ему было безразлично,
чем питаться и где ночевать. Лишь бы постоянно
искать и наблюдать, лишь бы находить что-то
новое. Этот наблюдатель, по словам знавших его
натуралистов, обладал поистине гениальной про-
проницательностью. В родном кантоне он знал
буквально каждый камень.
В 1836 г. 22-летний Грессли решил привести в
систему результаты своих наблюдений и исследо-
исследований и начал писать кцигу «Геологические
наблюдения юрских отложений», ,в которой впер-
592
Выдающиеся геологи
вые развил представления о фациях. К этому
времени он собрал уникальнейшую коллекцию
юрских окаменел остей. Молва о ней широко
распространилась.
Дошла она и до Жана Луи Агассиса, в то время
уже достаточно известного швейцарского геолога.
В жизни Аманца Грессли он сыграл поистине
роковую роль. Познакомившись с коллекцией,
Агассис был настолько поражён, что предложил
молодому коллеге переселиться к нему в Нев-
шатель, обещая всяческую помощь и материальное
обеспечение.
В те годы из Золотурна до Невшателя можно
было добраться за два часа. Но для Грессли
преодоление этого расстояния означало пересе-
переселение в другой мир. Он получил возможность
знакомиться с новейшей геологической литера-
литературой и внимать советам старшего наставника,
которого боготворил.
Простодушный, доверчивый, как ребёнок, со-
совершенно лишённый честолюбия, Грессли далеко
не сразу понял, что покровитель просто-напросто
его эксплуатирует, используя знания и колос-
колоссальную энергию Аманца. Без непосредственной
помощи Грессли Агассис вряд ли сумел бы
написать свою монографию по геологии.
Однажды Агассис сделал «великодушный
жест»: он назвал открытый Грессли в Юрских
горах новый вид двустворчатых раковин «Грес-
слиа» — «по имени неутомимого геолога, который
мне активно помогал в сравнительном изучении
видов».
Почти восемь лет длилось это неравноправное
сотрудничество — и чем дальше, тем мучительнее
Грессли сознавал неопределённость и стеснённость
своего положения. Но решительно порвать с
Агассисом и уйти из Невшателя он не находил в
себе сил.
Как часто бывает в жизни, развязка наступила
неожиданно. Осенью 1846 г., когда Грессли
вернулся после продолжительных летних ис-
исследований, он не застал Агассиса. Оказалось, что
его покровитель навсегда уехал в Америку,
прихватив с собой наиболее ценную часть кол-
коллекции окаменел остей.
Страшное потрясение испытал Грессли. Резко
обострилось его душевное заболевание, и несколь-
несколько месяцев пришлось пробыть в лечебнице.
Испытав сильнейший нервный шок, он к тому же
остался без средств к существованию. Пришлось
зарабатывать на жизнь геологическими эксперти-
экспертизами, которые были необходимы при строительстве
туннелей, широко развернувшемся в Юрских
горах. В своих экспертных оценках он с порази-
поразительной точностью предсказывал последователь-
последовательность расположения пород в горных массивах.
Подрядчики, поражённые его безупречными прог-
прогнозами, считали Грессли ясновидящим.
Возможно, они были и правы, если под
ясновидением понимать ту самую «поистине
гениальную проницательность», которой обладал
Грессли.
Жизнь Грессли была неразрывно связана с Юрскими горами.
Образно говоря, на привычные категории
геологических исследований он сумел взглянуть
другими глазами и под иным углом зрения.
Грессли рассматривал толщи осадочных пород
одинакового возраста. Прежде для их описания
довольствовались вертикальными разрезами, кото-
которые принимались за типичные. Он же, по его
словам, прослеживал каждый слой и каждое
отложение в его горизонтальном протяжении как
можно дальше. Таким образом ему удалось
распознать в подобном отложении вполне опре-
определённые видоизменения. Характерными чертами
этих отложений были постоянные особенности
петрографического состава и содержавшиеся в них
остатки животных и растительных организмов. На
основании этих исследований он установил, что
определённый набор (комплекс) пород или отложе-
отложений указывает на климатические и физико-
химические условия их образования. Такие на-
наборы пород были названы фациями. Понятие
фаций впервые было теоретически разработано
Грессли.
Он ввёл в геологию также понятие фациального
анализа, в основе которого лежало сравнение
отдельных видов отложений. Этот анализ стал
593
Энциклопедия для детей
весьма эффективным методом иссле-
исследования в различных областях гео-
геологии.
Книгу Грессли «Геологические наблюдения
юрских отложений» высоко оценили современ-
современники. Так, крупный исследователь юрских отло-
отложений Жан Марк/ писал, что она произвела на
него самое сильное впечатление из всего того, что
он с тех пор читал и изучал.
Опубликованные труды Грессли, сравнительно
немногочисленные, написаны очень чётким и
доступным языком. Мысли излагаются порой
эмоционально и образно. Это составляет резкий
контраст с его удручающим внешним обликом и
мятущейся натурой.
Всё-таки судьба улыбнулась Грессли. Вернулся
из долгого путешествия по Америке старый друг
Эдуард Десор: когда-то они вместе работали у
Агассиса. Снова Грессли обласкан, живёт в
поместье Десора; снова может заниматься наукой.
Вместе они в 1859 г. совершают путешествие по
Средиземному морю. Об этом Грессли написал
весьма содержательную работу «Воспоминания
естествоиспытателя о Южной Франции»; опубли-
опубликованная в малодоступном журнале, она долгое
время оставалась почти неизвестной.
И другой друг, Карл Фогт, тоже сотрудник
Агассиса, вспоминает о Грессли и приглашает его
в рейс по Северному морю. Последний раз получает
Грессли возможность вздохнуть полной грудью.
Потом — занавес. Друзей отвлекают собствен-
собственные жизненные проблемы. Опять беспорядочное
существование, душные штольни туннелей, одно^
образная работа эксперта, катастрофическое ухуд-
ухудшение здоровья.
12 апреля 1865 г. Аманц Грессли, «неогранён-
ный драгоценный камень из Юры», отправился в
свою последнюю бесконечную экскурсию.
ЭДУАРД ЗЮСС
A831—1914)
ПОЗНАНИЕ ЛИКА ЗЕМЛИ
Он был философом и поэтом современной
«геологии» — так охарактеризовал вели-
великого австрийского учёного Эдуарда Зюс-
са его русский друг и коллега Владимир Афана-
Афанасьевич Обручев. Два крупнейших представителя
геологической науки впервые встретились в Вене
в самом конце XIX столетия. Зюсс в то время
интенсивно работал над главным своим трудом —
«Ликом Земли».
Французский геолог Марсель Бертран имел
обыкновение цитировать Священное Писание.
«День, когда бысть свет» — так он прокомментиро-
прокомментировал появление первого тома этого беспримерного
творения Зюсса в 1883 г. Тридцать долгих лет
посвятил австрийский геолог работе над «Ликом
Земли». «Благодаря этому сочинению он мог
считаться учителем всех геологов не только
Европы, но и других частей света», — напишет
много лет спустя Обручев.
Конечно, история геологии знает немало и
других учёных, которые по своему «рангу» не
уступали Зюссу. Образно говоря, он сумел под-
подняться на более высокую «смотровую площадку».
И нельзя вновь не процитировать Обручева, ибо
русский учёный, как никто другой, понял всю
значимость содеянного Зюссом: «...Он заставлял
читателя смотреть на нашу планету и следить за её
вращением с большой высоты или брать её в руки
в виде глобуса и, поворачивая между пальцами,
изучать её анатомию, её черты, устранив воз-
воздушную и водную оболочку, мешающие на-
наблюдению».
Как здесь не вспомнить афоризм: «Талант — это
умение делать то, чего не могут другие; гений —
способность разглядеть то, чего другие не видят».
594
Выдающиеся геолога
О признании научных заслуг Зюсса лучше всего
говорит его продвижение по «академической
лестнице»: в 1860 г. его избирают членом-
корреспондентом Австрийской академии наук, в
1867 г. — действительным членом. В 1885 г. Зюсс
становится секретарём академии; спустя 8 лет —
её вице-президентом. Ещё через 5 лет Зюсса
избирают президентом. Впервые президентом ака-
академии стал геоло,г. Такого прежде не было в
академической практике. Другим геологом, став-
ставшим президентом Академии наук в России в
1916 г., был Александр Петрович Карпинский.
Зюсс возглавлял Австрийскую Академию наук до
1911 г.: 80-летний учёный уже не чувствовал в себе
достаточно сил, чтобы занимать столь ответствен-
ответственную должность, несмотря на то что коллеги
буквально умоляли его остаться на посту. Эдуард
Зюсс был почётным членом практически всех
академий мира и членом большого числа научных
обществ.
Подобно многим другим великим геологам,
Зюсс — сын предпринимателя средней руки — в
юности и не помышлял о приобщении к геологиче-
геологическим знаниям. Отец высказал желание, чтобы сын
поступил в высшее учебное заведение — Венский
политехникум. Эдуард стал изучать практическую
геометрию и механику, к которым у него об-
обнаружился интерес.
Учёба в политехникуме совпала с грандиозным
политическим событием — революцией 1848 г.
Недовольство народа императором Фердинандом I
достигло предела. Народ требовал «соответствен-
«соответственных времени реформ» и «участия в законо-
законодательстве». Так Эдуард — активный член студен-
студенческого комитета — оказался на баррикадах. В
одной из стычек с правительственными войсками
он был ранен в ногу. Во избежание худшего отец
решил отправить семью на некоторое время в
Прагу.
Эдуард начал посещать лекции в Пражском
политехникуме, хотя его рана никак не заживала
и это доставляло ему немало страданий. Но летом
1849 г. он всё же сумел принять участие в
небольшой геологической экскурсии под руко-
руководством хранителя Минералогического музея
Дорницера. В окрестностях Праги Зюсс изучал
окаменелости. Здесь он впервые приобщился к
геологическим исследованиям. Но это был лишь
эпизод: Эдуард по семейным обстоятельствам
возвращается в Вену. Тем временем в Вене
революционное движение было подавлено. Участ-
Участники событий 1848 г. подвергались репрессиям. В
декабре 1850 г. Зюсс был арестован. Почти месяц
ему пришлось провести в тюрьме, и только
внезапное тяжёлое заболевание спасло его от более
неприятных последствий.
19-летний Эдуард Зюсс, пожалуй, ещё не может
для себя решить, что же является его истинным
призванием. Но он уже понимает отчётливо:
пражская экскурсия не прошла бесследно. В
1849 г. в Австрии, причём раньше, чем в других
странах, был учреждён Геологический комитет.
Это и немудрено: на территории Ав-
Австрии находится множество уникаль-
уникальных природных объектов различного
строения и происхождения. Продолжая учиться в
политехникуме, Зюсс начинает сотрудничать в
Геологическом комитете и придворном музее. Ему
поручают привести в порядок коллекцию иско-
ископаемых моллюсков. Он с энтузиазмом прини-
принимается за работу и вскоре выступает с докладами
о её результатах. Так Эдуард Зюсс делает первые
шаги по «главной дороге» своей жизни... Ему
начинают давать и более ответственные задания:
геологическая съёмка, необходимая для сооруже-
сооружения туннелей в горах; составление профиля
(геологического разреза) одного из отрогов Альп.
Увлечение геологией растёт. Отец не разделяет
устремлений сына; он хочет, чтобы Эдуард унасле-
унаследовал его фабрику. Но выбор уже сделан.
В июне 1855 г. Эдуард сочетается браком с
Герминой Штраус. Много лет ему предстоит
прожить с ней в мире и согласии, у них будет пять
сыновей, один из которых, Франц-Эдуард, сам
станет видным геологом.
Исследованиям Зюсса уже дают высокую оцен-
оценку ведущие австрийские геологи. Хотя он ещё не
имеет докторской степени, министр просвещения
даёт санкцию на назначение Зюсса экстраорди-
экстраординарным (т.е. сверхштатным) профессором Венско-
Венского университета. С 1857 по 1901 г. учёный будет
читать лекции в его стенах.
И как лектор Зюсс был самобытен. Его лекции,
по воспоминаниям современников, были само
вдохновение, сочетали красочную, образную речь
и глубочайшее знание излагаемого материала.
Темы лекций Зюсса отражали эволюцию его
научных интересов. В первые годы преподавания
он читал только палеонтологию. Позднее лекции
приобретают отчётливую геологическую направ-
направленность, причём значительное место занимали
вопросы стратиграфии. Затем лекции посвящались
почти исключительно проблемам тектоники — в те
годы, когда он интенсивно работал над «Ликом
Земли».
Свою преподавательскую деятельность Зюсс
начал именитым геологом, но знаменитым стать
ему ещё предстояло. В беседах с видными учёными
разных стран он старался больше слушать, чем
высказывать свои идеи: надо было дать им
окончательно сложиться в систему.
В середине 50-х гг. XIX столетия учёный всё же
пытается подняться на новую «смотровую площад-
площадку». Зюсс чутко улавливает возникающее среди
естествоиспытателей стремление вывести геоло-
геологию, по образному выражению Обручева, «из хаоса
господствовавших стратиграфических этюдов от-
отдельных местностей на путь истолкования истории
всей Земли»; увидеть «лик» нашей планеты с
иных, более общих позиций.
На жизненном пути Зюсса возникает между тем
довольно неожиданный, но вполне объяснимый с
точки зрения его характера поворот. Он никогда
не был сторонником «чистой науки». Исследова-
595
Энциклопедия для детей
тельскую деятельность Зюсс почитал
разумным сочетать с практической
пользой. Так открывается в его жизни
глава, которую можно было бы назвать «Венский
водопровод».
Водоснабжение Вены испытывало кризис; это
было обусловлено специфическим географическим
положением города. Остро не хватало достаточно
чистой, пригодной для питья воды.
Зюсс подошёл к решению нелёгкой проблемы
именно как практический геолог. Весной 1862 г.
он опубликовал первую из своих книг — «Проис-
«Происхождение и состав почвы Вены и её отношение к
жизни горожан». В ней он убедительно показал,
что качество венской питьевой воды весьма низкое,
и обосновал неотложность постройки нового водо-
водопровода. Хотя существовало более 50 проектов
переустройства водоснабжения, ни один из них, по
мнению Зюсса, не мог считаться приемлемым.
Учёный предложил неожиданный, но в то же
время реальный и чуть ли не единственный выход:
использовать чистейшие воды альпийских источ-
источников. Правда, они были удалены от города
примерно на 100 км. Бургомистр Вены резонно
заметил, что «альпийский» водопровод будет
слишком дорогим, на что Зюсс кратко ответил:
«Здоровье всего дороже!»
Но только в 1868 г. начались строительные
работы. Первые струи альпийской воды забили из
фонтана на венской площади Шварценберг. Благо-
Благодарные горожане потом поставят около фонтана
памятник Зюссу. На мраморном возвышении —
бюст учёного, а на передней стороне постамента
высечены две женские фигуры. Одна из женщин,
изображённая во весь рост, льёт воду из чаши;
другая, коленопреклонённая, утоляет жгучую
жажду.
«Водопроводная» проблема не была для город-
городского хозяйства Вены единственной. Большой
ущерб причиняли весенние половодья, затопляв-
затоплявшие часть города, расположенную в низине. Для
устранения этого бедствия предлагались различ-
различные проекты. Согласно одному из них, следовало
прорыть специальный водоотводный канал, кото-
который должен был спрямить русло Дуная. Зюсс
выступил в поддержку этого проекта и обосновал
его реальность. Этим он оказал родному городу ещё
одну услугу.
Практическая деятельность Зюсса высоко под-
подняла его авторитет среди сограждан. Он был избран
почётным гражданином Вены, стал членом парла-
парламента.
Эта деятельность потребовала немало времени,
но Зюсс продолжает писать статьи, посвященные
новым проблемам геологии. Одна за другой
появляются они на страницах журналов; только за
10 лет — с 1862 по 1872 г. — было опубликовано
более 40 статей. Далеко не все коллеги отдавали
им должное. Кое-кто даже утверждал, что Зюсс
более литератор, нежели исследователь, а его
труды не имеют достаточного уровня научности.
Один из недоброжелателей назвал учёного «гео-
«геопоэтом» — желал уязвить, а на самом деле сделал
комплимент. Ведь в науке действительно бывают
«прозаики» и «поэты». Первые созидают пухлые
фолианты, в которых крупицы нового растворены
в воде общеизвестных сведений и фактов; сочи-
сочинения вторых, напротив, подобны стихотворе-
стихотворениям, где каждая строфа несёт оригинальную
мысль. Таков был стиль работ Зюсса, которого Бог
наградил умением лаконично и ярко излагать
сложные научные проблемы.
Учёному шёл уже пятый десяток, но он ещё не
приступил к главному труду своей жизни. Зюсс не
хотел торопиться; на протяжении десятилетий он
собирал и накапливал материал. «Чтобы выяснить
и установить основные черты лика Земли, Зюсс
проработал всё значимое и существенное в мировой
геологической литературе. В переписке с много-
многочисленными учёными разных стран он черпал
сведения о результатах новых исследований,
особенно интересуясь материками Азии, Африки
и Австралии как наименее изученными» — так
писал о нём Обручев. Путешествуя по Германии,
Италии, Швейцарии, Зюсс добавлял к собранным
сведениям собственные наблюдения.
В 1875 г., наконец, появилась небольшая по
объёму книга «Происхождение Альп»; она сразу
же вызвала большой интерес у геологов. Книга, по
отзывам современников, открывала новую эпоху в
геологии, по-новому трактовала механизм горооб-
горообразования. Прежде одни учёные полагали, что
горы рождаются как бы при поднятии снизу: некая
сила словно выталкивает их из глубин. Другие
считали, что горообразование происходит вследст-
вследствие бокового давления земных слоев. В обоих
представлениях был свой резон, но они предписы-
предписывали всем без исключения горам образовываться
по одним и тем же «правилам». Зюсс же
придерживался иной точки зрения, исповедуя
различные подходы к образованию разных горных
систем. Тем самым он положил начало новой
геологической дисциплине — региональной текто-
тектонике — и изложил оригинальное представление о
происхождении Альп, которое впоследствии стало
общепринятым.
Метод сравнительного изучения земной коры,
как считал Зюсс, должен быть распространён на
всю поверхность нашей планеты. Эта фундамен-
фундаментальная идея теперь всецело завладела иссле-
исследователем, и её разработке он посвятил всю
оставшуюся жизнь.
Безмерность предстоящего труда Зюсс понимал
отчётливо; были бы силы и здоровье. На здоровье
учёный не жаловался: вскоре после женитьбы он
перенёс оспу и потом, до последнего года жизни,
ничем не болел. Зюсс отличался редкой работоспо-
работоспособностью и завидной выносливостью. Один из его
учеников вспоминал: «Во время полевых работ он
совершал большие переходы пешком и преодо-
преодолевал такие длинные и крутые подъёмы в горах,
которые едва были по силам более молодым
людям. Имея почти шестьдесят лет, он предпринял
трудную поездку в самую дикую часть Норвегии,
596
Выдающиеся геологи
а в семьдесят пять лет обладал ещё полной
работоспособностью и свежестью духовных сил».
В 1883 г. Зюсс подписывает с издательством
договор на публикацию трёхтомного труда «Лик
Земли». Учёный делает это не без некоторых
колебаний: он понимает, что остаётся ещё много
неясных и нерешённых проблем. Но ему уже
52 года, и он чувствует, что должен или отказаться
от грандиозного предприятия, или взяться за него
твёрдо.
Почти три десятилетия, год за годом, он,
образно говоря, пишет величественную картину,
на которой запечатлевает «лик» планеты Земля.
Четыре тома составляют его сочинение (а не три,
как поначалу предполагалось); первый появляется
уже в 1883 г., четвёртый — в 1909 г. Каждый том
выходил в свет несколькими выпусками.
Во «Введении» к первому тому Зюсс подробно
излагает план своего сочинения. Сначала он
намеревается подвергнуть анализу движения в
поверхностной части земной коры. Во втором томе
речь пойдёт о строении и направлении горных
цепей. Третий будет посвящен собственным изме-
изменениям уровня Мирового океана и изменениям
этого уровня вследствие тектонических движений.
И наконец, завершится труд описанием «лика»
Земли в целом как результата движений, проис-
происходивших в твёрдой и жидкой земных оболочках.
Эдуард Зюсс совершил то, что было не по силам
любому из его современников-геологов: он подвёл
итог, по словам Обручева, всем наблюдениям,
касающимся строения Земли и истории формиро-
формирования этого строения до современного состояния.
Выход каждого тома «Лика Земли» становился
поистине Событием, хотя и встречался в штыки
яростными сторонниками отживавших геологиче-
геологических концепций.
Труд Зюсса по своему значению и влиянию на
современников стоит в одном ряду с «Космосом»
Александра Гумбольдта, «Принципами геологии»
Чарлза Лайеля, «Происхождением видов» Чарлза
Дарвина. Такую оценку вынесли ему потомки.
«Геопоэт» Зюсс и в «Лике Земли» оказался
верен себе. Изложение первой главы он начинает с
описания Всемирного потопа. Зюсс не довольст-
довольствуется библейским изложением этого события, а
использует клинописное, сохранившееся в обрыв-
обрывках повествование вавилонского жреца Берзоуса,
которое описывало катастрофическое наводнение в
долине реки Евфрат. С помощью знатока клино-
клинописи Зюсс изложил содержание текста этого
описания и дал ему подробное и остроумное
истолкование, по существу опровергнув легенду о
том, что великое наводнение распространилось на
всю Землю. Многие отрывки из «Лика Земли»
вошли в учебные хрестоматии в качестве образцов
немецкой естественно-научной прозы.
Конечно, не все идеи Зюсса сохранили своё
значение до нашего времени. Многие устарели,
кое-какие оказались просто ошибочными. Таковы
уж законы развития науки. Но столь же очевидны
и его научные достижения.
Зюсс отличался завидной выносливостью.
Уже в преклонном возрасте он путешествовал по самой
труднодоступной части Норвегии.
Зюсс заметно обогатил арсенал геологических
понятий и представлений. Он ввёл понятие об
оболочках Земли: атмосфере, гидросфере, лито-
литосфере и барисфере. Органическая жизнь, по
мнению Зюсса, ограничена «определённой зоной
на поверхности литосферы» — биосферой. Он
впервые вводит в научный обиход этот термин.
Полвека спустя Владимир Иванович Вернадский
вдохнёт в это понятие новое, глубокое содержание
и разовьёт фундаментальное учение о биосфере.
Зюсс ввёл и такие научные термины, как
Евразия, Балтийский и Канадский щиты, Ал-
таиды, древнее темя Азии, вадозовые и ювениль-
ные воды, сиаль (от латинских названий элемен-
элементов: Si — кремний, А1 — алюминий). Он
интересовался строением других космических тел,
высказывал оригинальные соображения о природе
лунных кратеров.
И всё это сделал один человек...
Лучше всего о личности Зюсса написал его
ученик Фукс, оставивший подробные «Воспоми-
«Воспоминания» об учителе: «В нём совмещались твёрдый
непреклонный характер, глубокое художественное
чувство, ясный ум и любовь к порядку... Рабо-
Работоспособность Зюсса была изумительна; он был
фанатиком работы и не мог оставаться бездеятель-
бездеятельным. Работа для него была не трудом, а
удовольствием. Казалось, он не знал усталости, и
его отдых заключался в том, что он переходил от
одного рода работы к другому... Когда он
путешествовал по своим любимым горам с молот-
молотком в руке, большой кожаной сумкой за плечами
и записной книжкой в кармане, он находился в
обстановке, наиболее соответствовавшей его нату-
натуре, и вполне наслаждался жизнью...»
597
Энциклопедия для детей
был
...Летом 1898 г. в Вене встретились
двое великих учёных — Эдуард Зюсс и
Владимир Обручев. Первый из них уже
«властителем дум» геологов, второго ещё
ожидала всемирная известность. Зюсс пригласил
русского коллегу в свою уютную квартиру. Их
разговор касался проблем геологического строения
Азии. Обручев внимательно слушал собеседника и
невольно любовался его внешностью: «Он был
высокого роста, с крупными, красивыми чертами
лица и проницательным орлиным взором карих
глаз под тонко очерченными бровями... Его
украшала волнистая шевелюра, густая борода и
небольшие усы. Он обладал мягким, приятным
голосом».
Как здесь не вспомнить всем известные слова
Антона Павловича Чехова: «В человеке всё должно
быть прекрасно...»
ИВАН ДЕМЕНТЬЕВИЧ
ЧЕРСКИЙ
A845-1892)
ПИОНЕР ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЕОЛОГИИ СИБИРИ
В 1863 г. в Польше вспыхнуло восстание,
которое было жестоко подавлено. За участие
в нём 18-летний Иван Черский, выпускник
Виленского дворянского института, был отдан в
солдаты и сослан в Омск на 5 лет. Он так никогда
и не вернулся на родину.
В институте Черский увлекался естественными
науками: даже нелёгкая солдатская служба не
погасила этого интереса. Он познакомился с
выдающимся русским путешественником Г.Н. По-
Потаниным, который оказал на него большое влия-
влияние, в частности привил вкус к геологическим
изысканиям.
В конце 1871 г. Черский получил разрешение
поселиться в Иркутске и начал работу в Сибирском
отделе Географического общества. За несколько
лет он выполнил интересные исследования по
палеонтологии. Их результаты оказались настоль-
настолько впечатляющими, что Сибирский отдел поручил
ему детальное изучение прибрежной полосы озера
Байкал. В течение четырёх лет каждый год, с
весны до поздней осени, он плавал на лодке вдоль
берегов, совершал пешеходные геологические экс-
экскурсии на 10—15 км. Зимы уходили на обработку
материала.
Именно Черскому наука обязана многими
важнейшими сведениями о берегах Байкала. Он
также составил подробную зоологическую карту
этих мест, которая впоследствии потребовала лишь
отдельных уточнений.
Известность его росла, но материальное поло-
положение оставалось нелёгким. Ему приходилось
существовать на скромное жалованье хранителя
музея. В 1879 г. здание Сибирского отдела с музеем
и библиотекой уничтожил пожар. В огне погибли
все собранные Черским материалы, и он был
вынужден восстанавливать их по памяти. Это
598
Выдающиеся геолога
Черский исследует озеро Байкал.
обстоятельство не помешало составить детальный
отчёт об исследовании восточного берега Байкала
и начертить его подробную геологическую карту.
В 1885 г. благодаря Российской Академии наук,
которая обратила внимание на его крупные
научные достижения, ему, наконец, было дано
разрешение вернуться в Санкт-Петербург. Акаде-
Академия поручила Черскому геологическое исследова-
исследование тех мест, по которым проходил почтовый тракт
от Урала до Иркутска. Это задание он выполнил за
одно лето.
В Петербурге Черский подводил итоги своим
многолетним исследованиям, публиковал статьи и
выступал с докладами. Он подготовил
большой труд, посвященный геологи-
геологической истории севера Сибири, об-
обобщив все имевшиеся сведения. Описание со-
составило целый том «Записок Академии наук». Эта
работа побудила академию организовать экспе-
экспедицию в малодоступную и почти неизвестную
область страны. Руководство возложили на Чер-
Черского, и, хотя его здоровье было серьёзно подор-
подорвано, он воспринял это предложение с энту-
энтузиазмом.
Из далёких Якутска и Верхнеколымска он
отправляет донесения в Академию наук. Среди
прочих данных сообщает неизвестные ранее све-
сведения о высоких хребтах между верховьями рек
Индигирка и Колыма, на которые, однако, никто
не обратил должного внимания.
Состояние здоровья Черского тем временем
стремительно ухудшалось. Сказывались тяготы
путешествия и 50-градусные морозы. Силы под-
поддерживало только присутствие жены и 12-летнего
сына, сопровождавших его. Он торопливо приво-
приводит в порядок коллекции и составляет отчёты...
7 июля 1892 г. Черского не стало. Он похоронен
на берегу Колымы, в урочище Омолон. Три дня
ушло на то, чтобы выдолбить могилу в вечной
мерзлоте.
Спустя 34 года геолог СВ. Обручев и топограф
К.А. Салищев в междуречье Индигирки и Колы-
Колымы открыли величайшую горную систему, прости-
простирающуюся с юго-запада на северо-восток на
1,5 тыс. км. Они назвали её хребтом Черского.
АЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ
КАРПИНСКИЙ
A847—1936)
ОСНОВАТЕЛЬ РУССКОЙ
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ШКОЛЫ
В течение тридцати лет он читал лекции в
Петербургском горном институте. Неспешно
входил в аудиторию — небольшого роста,
плотный, рано поседевший, с живыми чёрными
глазами. В руках — стопка книг и рулоны схем и
чертежей. Собственно, он не столько читал
лекционный курс, сколько беседовал со слуша-
слушателями. Сопоставлял различные мнения и идеи, но
не произносил категорических суждений, оставляя
студентам возможность самим разбираться в
существе научных споров и противоречий. Расска-
Рассказывал о новых успехах геологической мысли, но
никогда не подчёркивал, что некоторые новшества
принадлежат именно ему.
Его отличала необычайная скромность. Во всём
оставленном им научном наследии совершенно
отсутствует местоимение «я», хотя он имел все
основания писать это личное местоимение с
большой буквы.
Александр Петрович Карпинский был подлин-
подлинным и едва ли не единственным универсалом в
геологической науке своего времени. Он появился
на свет в то время, когда геологии как науки в её
современном понимании ещё не существовало.
Возникали и постепенно оформлялись отдельные
её разделы.
Как учёный, он рос вместе с развитием
геологической науки. «Все её дисциплины были
599
Энциклопедия для детей
Александр Петрович Карпинский.
ему доступны, и он оставался хозяином в них до
конца жизни», — писал один из его учеников.
Диссертация и первые научные работы Карпин-
Карпинского были посвящены петрографии — науке о
составе и происхождении горных пород. Кстати,
при написании диссертации он одним из первых
применил метод изучения горных пород под
микроскопом. С петрографией связан его интерес
к проблемам рудных месторождений. Он предло-
предложил оригинальную теорию происхождения ураль-
уральских платиновых руд. Геология Урала была
особенно ему близка: он родился и рос в семье
горного инженера Богословского рудника. Урал
надолго оставался его природной творческой
«лабораторией». Карпинский стал одним из тех
учёных, которые закладывали основы фундамен-
фундаментального учения о рудных месторождениях.
Во второй половине XIX в. формировался
важнейший раздел геологии — стратиграфия,
изучающая последовательность формирования
толщ осадочных пород земной коры и их первич-
первичные пространственные взаимоотношения. Работа в
«уральской лаборатории» позволила Карпинскому
составить точную геологическую карту Восточного
Урала. Он разработал общую классификацию
осадочных образований земной коры. Эта класси-
классификация была принята на Международном геоло-
геологическом конгрессе в Болонье в 1880 г. и в наше
время не утратила своего значения.
Изучение осадочной толщи влекло за собой
необходимость оценки тектонических нарушений,
которым она подвергалась на протяжении мил-
миллионов лет. Работая в этом направлении, Карпин-
Карпинский оказался одним из основателей таких новых
дисциплин, как палеогеография (география неко-
некоторых геологических эпох прошлого или всей
геологической истории) и палеоокеанография (нау-
(наука, изучающая геологическое прошлое океанов).
Он впервые составил тектонические карты Урала
и Европейской части России; последняя позднее
была дополнена лишь в деталях. Он создал также
палеогеографические карты, отражающие рас-
распространение морей и суши на Русской платформе
в минувшие геологические периоды.
Так Карпинский подошёл к важнейшему
обобщению: смена очертаний морей подчинена
строгим правилам. Тем самым устанавливалась
закономерность движений земной коры. Эти
выводы ознаменовали собой целую эпоху в
развитии геологии: только когда началось установ-
установление законов, которым подчиняются геологиче-
геологические явления, геология окончательно оформляется
в самостоятельную науку. v
Уральские горы стали для Карпинского
природной «лабораторией».
600
Выдающиеся геологи
Выдающийся теоретик геологии, Карпинский
всегда ратовал за практическое применение ре-
результатов геологических исследований. Он любил
повторять: «Я не только геолог, но и горный
инженер». Многие горняки успешно следовали его
советам и рекомендациям. А ведь дельный совет
иной раз стоит не меньше, чем солидная статья или
книга.
Александр Петрович оставил преподаватель-
преподавательскую деятельность в 1907 г. Но до конца жизни
продолжал быть Учителем. Он имел учеников,
пожалуй, во всех геологических дисциплинах. Его
имя осталось в геологии в такой же мере, как имя
Лобачевского — в геометрии, Мен-
Менделеева — в химии, Павлова — в
физиологии...
Патриарх отечественной геологии, он был
бессменным председателем Минералогического об-
общества, директором и почётным директором
Геологического комитета. Под его руководством
была составлена российская часть Международной
геологической карты Европы.
Академик Российской Академии наук с 1886 г.,
он 30 лет спустя становится её президентом
(притом первым выборным президентом) и остаёт-
остаётся на этом посту до самой кончины. ,■>■ .
ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ
ВЕРНАДСКИЙ
A863—1945)
«ЧЕЛОВЕЧЕСТВО, ВЗЯТОЕ В ЦЕЛОМ,
СТАНОВИТСЯ МОЩНОЙ
ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СИЛОЙ»
Писать об академике В.И. Вернадском
«чрезвычайно трудно. Странным образом
его звезда только восходит на небоскло-
небосклоне естествознания и всей человеческой культуры.
Он настолько обогнал своё время, что лишь сейчас
мы догадываемся о значении учёного для настоя-
настоящего и будущего. Он дал нам биосферное и косм-
космическое мышление... на базе строгой и точной
науки. В творчестве Вернадского отразились и
сплелись мощные тенденции к синтезу знания,
проявившие себя в новое время в разных сферах
научной мысли».
Это лишь одна из многочисленных востор-
восторженных характеристик учёного, столь щедро
дававшихся исследователями его жизни и творче-
творчества, особенно в последние два десятилетия.
Парадокс, но личность подобного масштаба долгое
время оставалась — как бы точнее сказать? —
недостаточно оценённой современниками. Гло-
Глобальные идеи учёного казались им «чудачест-
«чудачествами», свойственными выдающемуся исследова-
исследователю, который вдруг свернул с проторённых путей
« классической » науки и обратился к размышлени-
размышлениям, более свойственным философии, нежели ес-
естествознанию.
Двое учёных сыграли определяющую роль в
становлении научных взглядов Владимира Вернад-
Вернадского, его образа мыслей и программы иссле-
исследований.
Один из них — Василий Васильевич Докучаев.
Он заложил основы почвоведения — учения о
почвах, «четвёртом царстве природы» (наряду с
минералами, животными и растениями). Много
лет спустя это учение послужит Вернадскому
одной из опор его концепции о биосфере Земли.
Имя другого — Дмитрий Иванович Менделеев.
Он обладал энциклопедическими знаниями, пода-
601
Энциклопедия для детей
рил миру периодическую систему хи-
химических элементов и определял всю
химию не иначе как учение об элемен-
элементах, составных частях единого целого — планеты
в космосе. Минет время, и Вернадский войдёт в
историю одним из создателей новой естественно-
естественнонаучной дисциплины — геохимии, описывающей
судьбу и превращения атомов Земли и космоса.
Лекции Докучаева и Менделеева он слушал
будучи студентом Петербургского университета.
Кандидатское (выпускное) сочинение Вернадского
называлось «Химический состав изоморфных сме-
смесей». В истории встречаются удивительные па-
параллели: именно изоморфизму посвящалось и
кандидатское сочинение Менделеева. С одной
лишь разницей — работа Вернадского осталась
ненапечатанной. Но так или иначе, он чётко
осознал, что его призванием становится минера-
минералогия, по которой он сдавал Докучаеву экзамен на
звание магистра.
В 1888 г. Вернадский командируется на два года
за границу, принимает участие в Международном
геологическом конгрессе в Лондоне, знакомится с
крупнейшими геологами и минерало'гами. Его
знания и независимость суждений производят
настолько сильное впечатление в научных кругах,
что Вернадского избирают членом Британской
ассоциации наук — большая честь для столь
молодого исследователя. В Мюнхене он изучает
кристаллографию, а в Париже работает в области
синтеза минералов.
Немудрено, что, вернувшись на родину, Вернад-
Вернадский был приглашён именитым геологом Алексеем
Петровичем Павловым на кафедру минералогии
Московского университета. В 1891 г. он начинает
читать лекции по минералогии на физико-матема-
физико-математическом факультете, а на следующий год стано-
становится заведующим Минералогическим кабинетом
университета. Таким образом, как минералог он
«состоялся»; теперь в России ему, пожалуй, уже
нет равных в минералогической науке. Встаёт
вопрос: в каком направлении развивать её дальше?
Небольшая статья «Генезис минералов», опуб-
опубликованная им в 1893 г., уже содержит все
основные пункты «минералогии Вернадского». Он
видит в минералах земной коры продукты дли-
длительных физико-химических процессов. Формиро-
Формирование минералов и изменение характера этого
процесса во времени нужно изучать в связи с его
протеканием в различных частях Земли и на
разных глубинах. Большую роль во всех этих
процессах играют живые организмы суши и моря.
Вернадский развивает новый взгляд на пара-
парагенезис — совместное образование минералов,
отличающихся по химическому составу.
Немногочисленный коллектив лаборатории
Вернадского, в который включился "Александр
Ферсман, начал осуществлять программу учёного.
Потом Ферсман будет вспоминать: «...Всё ярче
вырисовывались для нас линии другой науки —
геохимии, истории не минералов, а химических
элементов в земной коре; полное значение этих
обобщений было в это время, однако, нами не
осознано».
Осознание придёт немного позже: в 20-х гг.
XX в. Вернадский и Ферсман окажутся в первых
рядах тех исследователей, которые будут заклады-
закладывать основы современной геохимии.
В 1912 г. Вернадского избирают академиком.
«Он уже тогда был немолод. Высокая, стройная,
немного сутуловатая фигура, быстрые, но спо-
спокойные движения запоминались сразу, над всем
безраздельно царила голова. Узкое, точёное лицо,
высокий выпуклый лоб учёного, тёмные волосы с
сединой... поражали и удивляли. Но и они были
только фоном для глаз, необычайно чистых, ясных
и глубоких. Казалось, что в них светился весь
облик, вся душа этого необыкновенного человека...
Обыкновенно он был мягок и поразительно
вежлив. Казалось, что он боялся сказать вам хоть
одно неприятное слово. Но когда было надо, эта
мягкость сменялась железной твёрдостью. Влади-
Владимир Иванович становился непреклонным и неумо-
неумолимым, но грубым он не был никогда». Так писал
о нём его современник, академик Д.В. Наливкин.
Академическое звание в возрасте, близком к
50-летию, в те времена служило признанием
большого вклада, уже сделанного в науку, своего
рода свидетельством о достижении учёным выс-
высших «рубежей» познания. Немногие оказывались
впоследствии способными на новые творческие
откровения.
Главное дело Вернадского, его подлинный
«звёздный час» были ещё впереди.
На ладони его судьбы всё отчётливее и ярче
стала вырисовываться «радиоактивная» линия. Он
был одним из тех мыслителей, кто совершенно
ясно осознал, что скрывается за явлением радио-
радиоактивности, в те годы ещё казавшимся таинствен-
таинственным. На Общем собрании Академии наук 29 декаб-
декабря 1910 г. он выступает с докладом «Задачи дня в
области радия». Вернадский произносит пророче-
пророческие слова: «Теперь перед нами открываются в
явлениях радиоактивности источники атомной
энергии, в миллионы раз превышающие все те
источники сил, которые рисовались человеческому
воображению... В вопросе о радии ни одно
государство и общество не может относиться
безразлично, как, каким путём, кем и когда будут
использованы и изучены находящиеся в его
владениях источники лучистой энергии. Ибо
владение большими запасами радия даст владель-
владельцам его силу и власть, перед которыми может
побледнеть то могущество, какое получают вла-
владельцы золота, земли, капитала».
Вернадский ставит задачу исследования радие-
радиевых руд Российской империи. Для этого надо
создать специальные государственные и общест-
общественные учреждения. На долгие годы он становится
главным в стране организатором поисков радио-
радиоактивных минералов, первым директором Радие-
Радиевого института Российской Академии наук.
Непросто складывалась жизнь Вернадского
после Октябрьского переворота и в лихолетье
602
Выдающиеся геологи
гражданской войны. В 1918—1919 гг., будучи в
Киеве, он стал одним из организаторов и первым
президентом Украинской Академии наук; в 1920 г.
он — ректор Таврического университета в Симфе-
Симферополе. Для планомерной научной работы почти не
оставалось времени.
Но не для размышлений: именно в эти годы
Вернадский серьёзно обдумывает проблемы, свя-
связанные с его будущим учением о живом веществе
и биосфере. Набрасывает контуры тех теорий,
которым будет суждено надолго опередить время и
к которым научный мир отнесётся поначалу с
недопониманием.
Вернувшись в Петроград, в начале 1922 г. он
становится директором Радиевого института Рос-
Российской Академии наук. Но недолго учёный
пребывает на этом посту: в июне он получает
командировку в Париж для чтения лекций по
геохимии в Сорбонне. По ряду причин командиров-
командировка затягивается, и Вернадский возвращается в
Россию только в 1926 г. В его научной биографии
это пребывание за границей имело огромное
значение.
Были в «стране побеждающего социализма»
люди, которые полагали, что Вернадский окажется
«невозвращенцем». Да и время было «благо-
«благоприятное» — именно тогда лучшие представители
русской интеллигенции выдворялись из страны.
Они — эти люди — не знали Вернадского: у него
и в мыслях не было безвозвратно покинуть родину
в трудную для неё годину. А между тем «повод»
для этого представился быстро. Некий влия-
влиятельный господин сразу по прибытии Вернадского
во Францию предложил ему навсегда остаться
профессором Сорбонны, «принимая во внимание
обстоятельства». Категорическое «нет» произносит
в ответ бывший член Государственного Совета,
бывший член кадетской партии, бывший товарищ
(заместитель) министра просвещения Временного
правительства. С достоинством отвечает Вернад-
Вернадский, что он — русский человек и его «обстоятель-
«обстоятельства» — это данное им слово. Его даже тяготит
отъезд из России. «Я страшно высоко ставлю всю
борьбу за русскую культуру, которая ведётся
сейчас в России, и понимаю, что я очутился как
бы в положении борца, ушедшего из рядов в
нужный момент», — пишет он А.Е. Ферсману.
Одновременно с чтением лекций он заканчивает
«Очерки геохимии», в которых, по его словам,
хочет «дать синтез работы всей своей жизни».
«Годы мои идут — я очень постарел, и в то же
время моя мысль окрепла». Творческие спо-
способности Вернадского не иссякнут до конца его
дней, но до «синтеза» пока далеко, предстоит
сделать ещё очень многое. В 1924 г. эта книга
выходит на французском языке под названием
«Геохимия»; на русском «Очерки геохимии»
появятся три года спустя. Книга в значительной
степени стимулирует работу Ферсмана над его
фундаментальным четырёхтомным трудом по гео-
геохимии.
В Париже вместе с ассистенткой Екатериной
Шамье Вернадский исследует в Радие-
Радиевом институте (которым руководит
Мария Кюри) урансодержащие мине-
минералы из Конго, в частности кюрит. Этот минерал
настолько сложен и оригинален по составу, что
учёный делает предположение о содержании в нём
неизвестного химического элемента. Открыть но-
новый элемент мечтает любой химик. В биографии
Вернадского уже был подобный случай. Накануне
Первой мировой войны, анализируя минерал
ортит, найденный в Забайкалье, Вернадский
вместе со своим учеником К.А. Ненадкевичем
обнаружил в нём «нечто», по свойствам не
соотносившееся с известными элементами, а его
атомный вес оказался таким, что это «нечто»
попадало как раз в ещё пустующую клетку
таблицы Менделеева (её теперь занимает гафний,
окончательно открытый в декабре 1922 г.). Даже
название предложили Вернадский и Ненадкевич
для химического «новичка» — «азий» (в честь
Азии). К сожалению, этим дело и кончилось: война
помешала проведению детальных исследований.
Осталось чувство некоторой досады. Исследуя
состав кюрита и предполагая нахождение в нём
нового элемента, Вернадский как бы рассчитывал
на своего рода «реабилитацию».
Вернадскому и Шамье в конце концов пока-
показалось, что они в действительности выделили
новый элемент, хотя химическую природу его
точно не определили. Но тем не менее за ним было
«зарезервировано» название «паризий». Все мате-
материалы, касающиеся «паризия», исследователи
поместили в запечатанный конверт и сдали на
хранение в Сорбонну. К этому «открытию», и по
сию пору остающемуся загадкой, Вернадский
более не обращался. Конверт был вскрыт только в
1989 г., и современным химикам стоило бы
внимательно разобраться, с чем же всё-таки имел
дело Вернадский. Увы, он опять не стал откры-
открывателем нового элемента...
В Париже окончательно формируются его
понятия о биосфере. Сам этот термин ввёл в науку
В Петрограде Вернадский возглавил Радиевый институт.
603
Энциклопедия для детей
в 70-х гг. XX в. австрийский геолог
Эдуард Зюсс, назвавший биосферой
особую оболочку земной коры, охва-
охваченную жизнью. Вернадский придал ему су-
существенно более глубокое звучание. Он рассматри-
рассматривал биосферу как сплошной «покров» из живого
вещества, в котором сконцентрирована химичес-
химическая энергия, родившаяся из энергии Солнца.
Живое вещество...
По-разному зарождаются великие идеи. Расска-
Рассказывают, что однажды во время прогулки Вернад-
Вернадский наблюдал огромную тучу саранчи. Озарённый
внезапной догадкой, он поспешил домой и на
обложке пустой папки написал два слова: «живое
вещество». Потом учёный так пояснял свою мысль:
«Эта туча саранчи, выраженная в химических
элементах и в метрических тоннах, может счи-
считаться аналогичной горной породе, или, вернее,
движущейся горной породе, одарённой свободной
энергией». И подобных примеров — неисчислимое
множество. Папка постепенно заполнялась мате-
материалами. Вернадский формулирует основные по-
понятия новой научной дисциплины — биогеохимии,
выявляет резкое отличие биосферы от других
оболочек Земли и устанавливает, что размножение
живого вещества — определяющий фактор разви-
развития биосферы. «Совокупность живых организмов,
неразрывно связанных с биосферой, неотделимая
часть её или функция» — вот что такое «живое
вещество» в понимании Вернадского.
Так мыслитель подошёл к принципиально
новому пониманию биосферы. Это — одна из
геосфер (т.е. оболочек Земли), необратимо изме-
изменяющаяся под влиянием живых существ, их
прошлой и современной жизнедеятельности. К
биосфере относятся другие геосферы: нижние слои
стратосферы, вся тропосфера, верхняя часть
литосферы, сложенная осадочными породами, и
гидросфера. Биосфера охватывает огромное прост-
пространство: верхняя её граница располагается на
высоте около 20 км над поверхностью Земли, а
нижняя проходит в недрах планеты на глубине
16 км. Таков масштаб распространения живого
вещества, такова «толщина» его сплошного «по-
«покрова».
Отсюда следовало, что биосфера представляет
собой обширную самостоятельную область ис-
исследований, которая существенно превосходит по
объёму сферу исследований биологов и почвоведов.
В год возвращения Вернадского в Россию
выходит в свет «Биосфера». Идеи, которые
излагались в этой знаменитой книге, нашли
признание лишь у немногих специалистов. Под-
Подлинное понимание пришло спустя полвека...
££^ZZf^^£ W $
гтрпюи: ,
tr-
Почти четыре года провёл Вернадский в Париже. Там окончательно сформировались его представления о биосфере.
604
Выдающиеся геологи
В этой книге Вернадский впервые поставил
проблему, которую кратко можно сформулировать
следующим образом: «биосфера и человечество».
«В нашу геологическую эпоху появляется новый
геохимический фактор первостепенной важности.
В течение последнего десятка-двух тысяч лет
геохимическое воздействие человечества, захва-
захватившего посредством земледелия зелёное живое
вещество, стало необыкновенно интенсивным и
разнообразным... Мы видим всё более яркое
влияние сознания и коллективного разума челове-
человека на геохимические процессы. Раньше организмы
влияли на историю только тех атомов, которые
были нужны для их роста, размножения, питания,
дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на
элементы, нужные для техники и для создания
цивилизованных форм жизни...» — эти мысли он
изложил ещё в «Очерках геохимии».
В приведённых словах заключены первые
ростки грядущих представлений Вернадского о
ноосфере. Это понятие появилось в конце 20-х гг.
XX в. и связано с именами французских философов
Эдуарда Леруа и Пьера Тейяра де Шардена. Оно
было навеяно биосферными идеями Вернадского,
однако трактовалось по-разному и не получило
широкого распространения. Вернадский вложил в
него глубокий и конкретный смысл. Он понимал
под ноосферой целостную геологическую оболочку
Земли, формирующуюся в результате синтеза
технической и культурной деятельности людей, а
также естественных природных процессов. Самое
главное в его концепции — роль сознательного
начала в процессе преобразования природы и идея
о творческом воздействии человека на окру-
окружающую природу.
Вот строки из его работы «Несколько слов о
ноосфере», опубликованной в 1944 г.: «Лик
планеты — биосферы — химически резко меняется
человеком сознательно и, главным образом, бессоз-
бессознательно. Меняется человеком физически и хими-
химически воздушная оболочка суши, все её природные
воды... Человечество, взятое в целом, становится
мощной геологической силой. И перед ним, перед
его мыслью и трудом становится вопрос о
перестройке биосферы в интересах свободно мы-
мыслящего человека как единого целого». Это новое
состояние биосферы, к которому «мы, не замечая
этого, приближаемся», и является ноосферой.
Вернадский предвидел неминуемое расширение
её «границ», имея в виду неизбежный выход
человека в космическое пространство, — и проро-
пророчество его сбылось.
В основе ноосферы — «сферы разума» — лежит
гармония человека и красоты природы. Вернад-
Вернадский призывал бережно относиться к этой гармо-
гармонии, цитируя строки персидского поэта Омара
Хайяма:
До нас, как и ныне, сменялись и зори, и ночи,
И небо, как ныне, свершало свой круг вековой,
Ступай осторожно на пыльную землю ногой,
Ты топчешь не пыль, а прелестной красавицы очи...
Для характеристики научного на-
наследия Владимира Ивановича Вернад-
Вернадского как нельзя лучше подходит
слово «безмерность». Учёные пока далеки от
подлинной оценки того, что сделано им за всю его
долгую жизнь. Ещё даже не написана полная
научная биография Вернадского. Непросто соста-
составить перечень его важнейших трудов, потому что
среди них не было проходных, второстепенных. В
каждом из них содержались оригинальные мысли
и идеи, в каждом сверкали искры нового знания.
«Геохимия» и «Биосфера» принесли ему —
пусть и не сразу — истинную славу и всемирную
известность.
Но до их появления увидел свет «Опыт
описательной минералогии», ставший настольной
книгой геологов и геохимиков. Позже появились
«История минералов земной коры», «Проблемы
биогеохимии» (основатель этой новой научной
дисциплины, Вернадский в 1928 г. организовал
первую в мире Биогеохимическую лабораторию),
«Химическое строение биосферы Земли и её
окружения».
Это — только монографии, подводящие итоги
многолетних исследований и размышлений учё-
учёного. Для того чтобы последовательно изучить
развитие его идей и представлений, требуется
анализ многочисленных статей Вернадского.
В июле 1941 г. он с женой эвакуируется в
Боровое (Казахстан). 29 июля учёный записывает
в дневнике: «Ярко переживаем всё происходящее.
Я смотрю на всё с точки зрения ноосферы и думаю,
что в буре и грозе, в ужасе и страданиях стихийно
родится прекрасное будущее человечества».
В 1943 г. «за многолетние выдающиеся работы
в области науки и техники» Вернадский был
удостоен Государственной премии I степени.
Благодарственную телеграмму он послал на имя
И.В. Сталина. В ней содержались такие слова:
«Прошу из полученной мною премии Вашего
имени направить 100 000 рублей на нужды
обороны, куда Вы найдёте нужным. Наше дело
правое, и сейчас стихийно совпадает с наступле-
наступлением ноосферы — основы исторического процесса,
когда ум человека становится огромной геологиче-
геологической, планетной силой».
В архиве учёного хранится любопытный доку-
документ: ответы Вернадского на вопросы, которые
прислал ему один исследователь, интересовав-
интересовавшийся организацией труда научных работников. В
этой анкете Вернадский рассказывает, что в своей
долгой жизни он часто менял характер научных
интересов, обычно работал над несколькими
темами одновременно. Месяцами, а иногда годами
обдумывал интересовавшие его вопросы. Учёный
собрал обширную справочную библиотеку и сво-
свободно читал на всех славянских, романских и
германских языках. Ночами никогда не работал,
но в молодости занимался порой и до двух часов
ночи. Вернадский внимательно следил за худо-
художественной литературой, интересовался искус-
искусством: живописью, скульптурой, музыкой. Наи-
605
Энциклопедия для детей
лучшим видом отдыха были для него
прогулки пешком. Огромное внимание
до последних лет он уделял экс-
экспериментальной работе. Но руки его как экс-
экспериментатора, по его собственным словам, были
средние. Больше давали идеи.
Эту анкету Вернадский заполнил в июне 1943 г.
Через два месяца он вернулся в Москву.
Вера в лучшее не оставляла Вернадского до
конца жизни. В письме к своему ученику и другу
Б.Л. Личкову от 25 ноября 1944 г. он заявляет: «Я
смотрю вперёд чрезвычайно оптимистично».
Это одни из последних слов, которые исследова-
исследователь написал своей рукой. 12 декабря он серьёзно
заболел. 6 января 1945 г. Вернадского не стало...
«Не смерть была посеяна на его могиле, а
жизнь, полная величия и радости, веры и
творчества» — так написал А.Е. Ферсман после
смерти Учителя.
На древе человечества высоком
Ты лучшим был его листом...
Эти строки из стихотворения Фёдора Ивановича
Тютчева, любимого поэта Вернадского, могли бы
быть выбиты на его надгробном камне.
* * *
Пожалуй, едва ли не первым в России Вернадский со
всей остротой осознал зловещую опасность, которую
несли начавшиеся в конце 30-х гг. практические исследо-
исследования цепной реакции деления урана.
1 июня 1940 г. Вернадский получил письмо от своего
сына Георгия, который в то время жил и работал в Вашинг-
Вашингтоне. В конверт была вложена вырезка из газеты «Нью-Йорк
тайме» от 5 мая. В статье говорилось об открытии энергии,
связанной с процессами бомбардировки ядер урана нейтро-
нейтронами, и о возможности её практического использования.
Отмечалось, что в зтом направлении уже ведутся частично
засекреченные работы в ряде стран Европы и США. «Никог-
«Никогда не думал, что доживу до реальной постановки вопроса
об использовании атомной энергии», — записывает Вернад-
Вернадский в дневнике 5 июня. Спустя месяц в ответном письме сы-
сыну он замечает: «Это было первое известие об этом откры-
открытии, которое дошло до меня и до Москвы. Я немедленно
двинул дело...»
Деление урана широко исследовалось отечественными
учёными, но в основном в теоретическом плане. О каких-
либо конкретных действиях речь ещё не шла.
Дело, которое «двинул» Вернадский, заключалось в том,
что он стал инициатором создания при Академии наук специ-
специальной Комиссии по проблеме урана. Она активно работала
вплоть до начала Великой Отечественной войны и создала
исходные предпосылки для будущего успешного решения
атомной проблемы в СССР.
ВЛАДИМИР
АФАНАСЬЕВИЧ ОБРУЧЕВ
A863—1956)
ОТ ДРЕВНИХ ЛЕДНИКОВ
ДО «ЖИВОЙ» ТЕКТОНИКИ
И ЗОЛОТЫХ РОССЫПЕЙ
Сталин решил подарить академикам да-
дачи. Лапидарная формула «Сталин решил» в
конце 40-х гг. имела силу закона природы. В
сказочно короткий срок близ подмосковного Зве-
Звенигорода, среди густого леса, вырос академический
посёлок Мозжинка. Вдоль прорубленной по кругу
просеки выстроились двухэтажные коттеджи.
Из коттеджа под номером 19 каждый день,
утром и вечером, выходил невысокий седобородый
старик и совершал прогулку по мозжинскому
«кругу».
...Неспешно, задумавшись, шёл человек, чьё
имя на географической карте носили горный
хребет в Туве, пики в Горном Алтае и Хамар-Даба-
не (на границе России и Монголии), ледники в
Монголии, Северо-Восточной Сибири и на Поляр-
Полярном Урале, вулканы в Забайкалье и на Камчатке,
горы и ледники в Антарктиде. Шёл, постукивая
палкой, автор знаменитых научно-фантастических
книг «Плутония» и «Земля Санникова», пере-
переведённых на многие языки. По два километра
606
триста метров проходил каждое утро и каждый
вечер уже разменявший девятый десяток член и
почётный член академий и научных обществ
разных стран мира. Таких «мозжинских вёрст» в
его жизни был не один десяток тысяч. Закончив
утреннюю прогулку, садился за рабочий стол
великий русский геолог, ставший легендарным
при жизни, Владимир Афанасьевич Обручев.
Он родился в маленьком имении Клепенино
около Ржева, на берегу Волги. Его отец был
военным, участником Крымской войны и штурма
Карса, мать — гувернантка младшей сестры отца.
Тётка Владимира — Мария Александровна —
стала первой русской женщиной, защитившей
докторскую диссертацию по медицине (в швейцар-
швейцарском городе Цюрихе). О своих родственниках
Владимир Афанасьевич с большой теплотой вспо-
вспоминал в автобиографии — «Страницах моей
жизни», — написанной незадолго до кончины.
В «Страницах» он рассказывал, что настой-
настойчивое желание стать путешественником привело
Выдающиеся геологи
его в Петербургский горный институт осенью
1881 г. Но на третьем курсе он вдруг засомневался
в правильности выбора, ибо отчётливо проявилась
в нём писательская жилка. В журнале «Вестник
Европы» Обручев опубликовал несколько стихо-
стихотворений, и редактор журнала настойчиво реко-
рекомендовал ему продолжать литературную работу.
Он написал также рассказ «Море шумит», увидев-
увидевший свет в журнале «Сын Отечества». Владимир
решает оставить институт и целиком посвятить
себя литературе. Кто знает, может, это и произош-
произошло бы, если бы не Иван Васильевич Мушкетов —
выдающийся геолог. Под его руководством Влади-
Владимир совершил свою первую геологическую экс-
экскурсию вдоль реки Волхов. Глубокие знания,
фанатическая увлечённость профессией, неор-
неординарная личность Мушкетова произвели на
Владимира столь сильное впечатление, что «влюб-
«влюблённость» в литературу уступила место новой
зарождавшейся страсти: он твёрдо решил по
окончании института стать геологом. Но и первое
увлечение не прошло даром: спустя много лет
Обручев станет одним из лучших писателей-фан-
писателей-фантастов страны.
К практической работе геолога он приступил в
июле 1886 г. Перед ним были поставлены задачи
изучения каракумских песков и разработки метода
борьбы с движущимися песками. За описание
результатов проделанной работы в статье «Пески
и степи Закаспийской области» Русское географ-
географическое общество присудило Обручеву серебряную
медаль, а имя автора получило известность среди
геологов.
В 1892 г. Иван Васильевич Мушкетов реко-
рекомендовал своего ученика для участия в Цент-
ральноазиатской экспедиции, возглавлявшейся
знаменитым землепроходцем Г.Н. Потаниным. Эта
обширнейшая область Азии на долгие годы стала
основной творческой лабораторией Владимира
Афанасьевича.
Сын Обручева; Владимир, пошедший по стопам
отца, составил обзорную карту его исследований в
Азии. Она охватывает гигантскую территорию,
включающую Восточную Сибирь и Забайкалье,
Среднюю Азию и казахстанские степи, Монголию
и значительную часть Китая. Пунктирные линии
экспедиций протягиваются по малоизвестным или
вообще неизученным в те времена районам.
Последняя экспедиция Обручева состоялась в
1936—1937 гг.; она была посвящена изучению
природных богатств Алтая.
Полвека экспедиционной деятельности — мало
кто из крупнейших геологов и географов мира мог
похвастать подобным «стажем». А сколько откры-
открытий — больших и малых, относящихся и к
геологии, и к географии, и к палеонтологии, и к
растительному и животному миру, — сделал
Владимир Афанасьевич за долгие годы странствий;
сколько дал исчерпывающих, ставших хрестома-
хрестоматийными описаний своих наблюдений — их и
перечислить трудно. Да он и сам затруднился бы
составить полный список своих деяний.
•к .■■
Владимир Афанасьевич Обручев.
Пять основных проблем, которые интересовали
его всю жизнь, перечисляет Обручев в «Страницах
моей жизни».
Первая связана с происхождением лёсса (желто-
(желтозёма) — горной породы, состоящей из мельчайших
частиц глины, песка и углекислого кальция с
различными примесями. Лёсс широко распрост-
распространён, причём наиболее мощные его залежи
встречаются в Китае. Происхождение лёсса вызы-
вызывало много споров. Одни учёные считали, что он
образуется благодаря переносу мелких продуктов
выветривания дождями и водными потоками
(струевая гипотеза). Другие полагали, что лёсс
представляет собой речные осадки, которые отла-
отлагались в ледниковый период (водно-ледниковая
гипотеза). По мнению третьих, лёсс переносился
ветрами в виде пыли и откладывался главным
образом в районах пустынь (эоловая гипотеза). Но
никто не мог привести достаточно весомые доводы
«за» или «против» того или иного предположения.
Обручев на протяжении десятилетий изучал
отложения лёсса в разных областях Центральной
Азии, прежде чем окончательно пришёл к чёткому
выводу: лёсс, несомненно, эолового происхож-
происхождения. В 1933 г. в работе «Проблема лёсса» он
сформулировал 20 положений эоловой гипотезы,
тем самым подведя итог многолетним дискуссиям.
Следующая проблема — древнее оледенение
Сибири и Центральной Азии. Прежде вопрос о
времени возникновения ледников не находил
однозначного ответа. Геолог И.Д. Черский и
климатолог А.И. Воейков вообще считали, что
607
Энциклопедия для детей
климат Восточной Сибири неблагопри-
неблагоприятен для их образования. Мнения
столь авторитетных учёных способс-
способствовали тому, что многие исследователи стали в
принципе отрицать возможность древнего оледене-
оледенения Сибири. Существование ледников они объяс-
объясняли иными причинами.
Многочисленным естествоиспытателям не отка-
откажешь ни в глубоких знаниях, ни в умении
наблюдать и обобщать, но они делали выводы на
основании исследования ограниченного числа объ-
объектов. «Пунктиры» экспедиций Обручева протя-
протянулись в самые разные районы. Он видел следы
древнего оледенения в различных районах Сибири
и Китая, в Саянах и на Алтае; привлекал
известные сведения о ледниках Урала и Таймыра.
Он впервые применил системный подход к изуче-
изучению проблемы оледенения, опровергнув вывод об
отсутствии ледниковых и межледниковых эпох в
Северной Азии.
Под номером три значится проблема тектони-
тектоники — науки о строении и истории движения
земной коры. Долгое время считалось, что главную
роль в тектонических явлениях играют движения,
приводящие к образованию складок, а различные
разломы (сбросы и сдвиги) земной коры носят
вторичный характер.
Исследования геологического строения Сибири
дали Обручеву возможность в немалой степени
изменить и эти представления.
Считалось, что рельеф поверхности Сибири
очень древний. Эту точку зрения первоначально
разделял и Обручев. И опять масштабы его
исследований были таковы, что из количества
наблюдений учёного родилось новое качество
представлений: перемещения крупных участков
(глыб) земной коры по разломам происходили в
недавние геологические периоды, и этими «моло-
«молодыми» перемещениями был сформирован совре-
современный рельеф не только Сибири, но и всей Азии.
Обручев впервые ввёл в геологическую науку
термин «неотектоника»: «Неотектоникой я пред-
предлагаю назвать структуры земной коры, созданные
при самых молодых движениях, происходивших в
конце третичного и в первой половине четвертич-
четвертичного периода». Учение Обручева о неотектонике
дало новый импульс для изучения формирования
рельефа земной поверхности.
Четвёртая проблема — геология месторождений
золота. Механизм их образования и поныне
относится к числу сложнейших вопросов геологи-
геологической науки. Решением этой задачи активно
занимался Обручев. Теоретические обобщения
сделали возможным прогнозирование. Впоследст-
Впоследствии многие прогнозы учёного оправдались: в
Восточной Сибири были открыты новые золотонос-
золотоносные районы.
Обручев был одним из инициаторов изучения
производительных сил России. В годы Великой
Отечественной войны стало жизненно необходи-
необходимым выявление новых месторождений важнейших
полезных ископаемых. Находясь в эвакуации в
Свердловске (ныне Екатеринбург), он детально
проанализировал данные о геологическом строе-
строении восточного склона Северного Урала и пришёл
к выводу, что здесь имеются достаточные запасы
железных, марганцевых и алюминиевых руд для
обеспечения сырьём чёрной и цветной метал-
металлургии. Предвидения оправдались, и это был
весомый вклад учёного в нашу победу.
«Древним теменем Азии» назвал австрийский
геолог Эдуард Зюсс обширную систему горных
хребтов юга Восточной Сибири. По его мнению, это
было древнейшее (возникшее несколько миллиар-
миллиардов лет назад) ядро, вокруг которого постепенно
формировался материк. К идее коллеги Обручев
отнёсся с большим интересом. Так возникла пятая
фундаментальная проблема его научного творчест-
творчества, которую он назвал «древнее темя Азии».
Обручев выдвинул и развил гипотезу о геологичес-
геологической истории «древнего темени», получившую
всеобщее признание.
Всего лишь пять кратко перечисленных проб-
проблем, а как много внесло их решение в познание
геологической истории Земли! Но это далеко не
всё, чем занимался Обручев на протяжении своей
долгой жизни. Ведь фактически не существует ни
одного раздела геологии, который остался бы без
внимания учёного.
Обручев оставил громадное научное наследие —
более 2 тыс. печатных листов. И среди такого
В годы Великой Отечественной войны Обручев изучал
геологическое строение Урала.
608
Выдающиеся геологи
изобилия нет случайных работ — каждая содержа-
содержала крупицу нового знания. И за каждой стоял
большой труд. Вот он задумывает написать статью.
Тщательно подбирает известные печатные и руко-
рукописные материалы, обрабатывает их, составляет
краткие критические аннотации (т.е. характерис-
характеристики книг, статей и т.п., излагающие их содержа-
содержание и дающие оценку), делает наброски содержа-
содержания будущей публикации — и только тогда
приступает к основной работе. Он всегда с
неодобрением относился к тем научным сочине-
сочинениям, в которых было «больше воображений, чем
соображений». В жизни Владимир Афанасьевич
был обстоятельным, пунктуальным, заботливым.
Сохранилось множество свидетельств того, как он
помогал многим попавшим в беду друзьям, кол-
коллегам и ученикам.
Обручев оставил потомкам труд, подобного
которому не сыскать во всей геологической
литературе. Он приступил к нему ещё в 1889 г.,
когда начал работу в качестве геолога Иркутского
горного управления. А завершил 60 лет спустя —
всемирно известным учёным, академиком-секре-
академиком-секретарём Отделения геолого-географических наук
Академии наук СССР, директором созданного им
Института мерзлотоведения.
Труд называется «История геологического ис-
исследования Сибири». Непросто определить его
жанр: правильнее всего назвать работу спра-
справочным и хроникально-историческим исследова-
исследованием. «История» включает описание всех (за
редчайшими исключениями) печатных работ, со-
содержащих те или иные сведения по всему
комплексу геологических наук, касающихся Си-
Сибири (вышедших с конца XVII в. до 1940 г.), более
13 тыс. рефератов (кратких изложений содержа-
содержания) книг, статей, заметок, обширнейшую библио-
библиографию (перечень книг и публикаций). Впечатляет
общий объём — 175 печатных листов. И всё это
выполнено одним человеком.
Биографы Владимира Афанасьевича составили
подробную хронологическую сводку дат его жизни
и деятельности. В послужном списке нашли
отражение все его путешествия, педа-
педагогическая и общественная деятель-
деятельность. Он был профессором Томского
технологического института, Таврического уни-
университета в Симферополе, Московской горной
академии. Блестящий лектор — его лекции
подкупали свежестью мысли, логическим построе-
построением и систематическим изложением материала.
К лекциям он готовился столь же тщательно, как
и к написанию своих работ. Курсы его лекций
впоследствии издавались в виде пособий, по
которым училось предвоенное поколение отечест-
отечественных геологов. Каждый крупный учёный, как
правило, создаёт свою научную школу, которая
продолжает и развивает начатое им дело. К школе
же Обручева так или иначе причастен любой геолог
России и СССР в XX столетии.
Истинный учёный, Обручев не отстранялся от
общественной деятельности. Правда, он не стре-
стремился занимать руководящие посты в государст-
государственных и общественных организациях. Но при
этом всегда оставался патриотом своей страны в
самые трудные для неё годы, непосредственным
участием и советами помогал осваивать её природ-
природные богатства. Сколь современно звучат его слова:
«Страна наша велика и обильна; пора умело
использовать это обилие».
С тех пор как не стало Владимира Афанасьевича
Обручева, опубликовано несколько книг и более
полутысячи статей, посвященных его жизненному
пути и творческой деятельности.
В историю мировой науки он вошёл навсегда.
Его имя будет одним из первых, которое услышит
юный студент-геолог на своей первой лекции.
Ибо жизнь и творчество Обручева являют собой
Пример.
...Многие видели кинофильм «Земля Саннико-
ва», поставленный по мотивам его книги с тем же
названием. И слышали с экрана тревожную
задушевную песню. В ней есть такие слова: «Есть
только миг между прошлым и будущим, именно
он называется жизнь». Мало кто прожил отпущен-
отпущенный ему «миг» так же полно и ярко, как Обручев.
зг-
ИВАН МИХАЙЛОВИЧ
/ Г ГУБКИН
'■:"' A871-1939)
«ГЛАВНЫЙ НЕФТЯНИК СТРАНЫ»
Бабушка Федосья Никифоровна настояла на
том, чтобы Ваню Губкина отдали учиться в
сельскую школу. Родители его были негра-
неграмотны, у них и в мыслях не было, чтобы сын
получил хоть какое-нибудь образование.
Спустя 60 с лишним лет Иван Михайлович
Губкин станет вице-президентом Академии наук
СССР. Станет исключительно по заслугам, ибо в те
времена на руководящих научных должностях не
всегда оказывались достойные люди.
609
Энциклопедия для детей
Иван Михайлович Губкин.
Это — человек, который «сам себя сделал».
Никто не помогал Губкину в его научной карьере.
А его путь в науку был далеко не прост.
Оказалось, что сын неграмотных крестьян
обладает блестящими способностями. Инспектор
народных училищ был настолько потрясён, что
помог Ивану поступить сначала в Муромское
уездное училище, а потом в учительскую семина-
семинарию. За жалкую семинарскую стипендию Иван
подписал обязательство пять лет прослужить
народным учителем. Человек сильной воли, он
знал себе цену и хотел учиться дальше.
Только в 24 года ему удаётся поступить в
Петербургский учительский институт; окончание
этого учебного заведения дало ему возможность
преподавать в гимназии...
Обязательный человек, он тянет свою лямку,
хотя всем существом сознаёт, что гимназическое
преподавание — не его удел.
В 32 года он по конкурсу поступает в Горный
институт. Многие его сверстники в это время
достигли в науке гораздо большего — некоторые
уже «обременены» магистерскими степенями, а
кое-кто даже удостоен профессорского звания.
Иван Губкин начисто лишён тщеславия — да и
откуда взяться тщеславию у крестьянского сына.
По окончании Горного института он не пристраи-
пристраивается на кафедре, не идёт «под крылышко»
именитого профессора. Его посылают на Кубань
заниматься исследованием нефтяных месторож-
месторождений.
В недрах хлебодарного края, оказывается,
имеется и нефть. Но вот загадка, над которой
ломают головы местные промышленники: одни
скважины по существу мертвы, тогда как другие,
соседние, бурно фонтанируют.
Именно Губкин первым понял, в чём здесь дело.
Он устанавливает неизвестный ранее тип нефте-
нефтеносных залежей. В этих случаях запасы нефти не
связаны с классическими нефтеносными плас-
пластами. Для них Губкин находит принципиально
иное определение: шнурковые залежи. Это не
обычные нефтеносные пласты, а своего рода
локальные, местные участки нефтеобразования.
Потому и скважины фонтанируют «где густо, а где
и пусто». Его статьи об этих исследованиях не
только сразу же публикуются в Трудах Геологичес-
Геологического комитета, но и переводятся на английский
язык.
А потом он работает на Таманском полуострове,
который, казалось бы, изучен вдоль и поперёк. И
обнаруживает здесь такие геологические детали,
которые до него не заметил никто. Например,
неизвестный для Русской платформы тип тектони-
тектонических структур.
Затем был Апшеронский полуостров. И тут
вроде бы всё было ясно: кто только не исследовал
бакинскую нефть. Но Иван Губкин дал новое
научное обоснование разработке бакинских нефтя-
нефтяных промыслов.
О нём остроумно сказал его биограф, вспомнив
фразу из произведения Н.В. Гоголя: «В церкви
было так тесно, что, казалось, яблоку негде было
упасть. Однако пришёл губернатор, и место
нашлось». «Губернатор» Губкин открывал новое
там, где всё как будто бы было хорошо и широко
известно.
Имя «господина Губкина» всё чаще упоми-
упоминается в мировой литературе, посвященной нефти.
На анкетный вопрос «Чем Вы занимались до 1917
года?» он мог с достоинством ответить: приумно-
приумножал нефтяные богатства России.
После 1917 г. Губкин стал главным нефтяником
страны. Именно ему она обязана фактическим
открытием «Второго Баку».
Ещё в XVIII столетии многие естествоиспытате-
естествоиспытатели отмечали, что на обширной территории между
Волгой и Уралом имеются явные признаки
нефтяных месторождений. Но об их промышлен-
промышленном освоении не было и речи.
Более 10 лет посвящает Губкин изучению
нефтеносных свойств огромной территории, распо-
расположенной между Волгой и Уралом. Результаты
исследований были обобщены в его программной
работе «Волго-Уральская нефтеносная область».
Люди более старших поколений помнят, как
основные направления промышленного развития
страны определяли очередные съезды партии. В
решениях XVIII съезда содержалась лаконичная
строка: «Создать в районе между Волгой и Уралом
новую нефтяную базу — „Второе Баку"». Она
появилась именно благодаря инициативе Губкина.
Нелегко пришлось бы нашему государству в годы
610
Выдающиеся геологи
«Второе Баку» — нефтяносная область между Волгой и Уралом, открытая Губкиным.
Великой Отечественной войны, если бы не нефть
«Второго Баку». Иван Михайлович Губкин умирал
в те дни, когда проходил этот съезд. Он остался в
памяти потомков как выдающийся учёный-прак-
учёный-практик и основоположник русской нефтяной геологии,
как один из исследователей Курской магнитной
аномалии, как глава обширной школы учёных-
нефтяников, как прекрасный преподаватель, кото-
который к каждой своей двухчасовой лекции готовился
по 5—6 часов...
Энциклопедия для детей
АЛЬФРЕД ЛОТАР
ВЕГЕНЕР
A880—1930)
КОНЦЕПЦИЯ ДРЕЙФУЮЩИХ
КОНТИНЕНТОВ
Если взглянуть повнимательней на глобус или
на любую карту мира, можно заметить одну
особенность очертаний многих береговых
линий. Южная Америка и Африка, если их
«сдвинуть» вплотную, довольно аккуратно «вло-
«вложатся» друг в друга, как детали мозаичной
картинки. Гренландия выглядит так, будто она
только что вырвалась из «объятий» с одной
стороны — Северной Америки, а с другой —
Северной Европы... Длинный рукав Антарктичес-
Антарктического полуострова в Западном полушарии смыка-
смыкается с крайним югом Южной Америки, и так далее:
множеству выступов по одну сторону моря соответ-
соответствуют впадины в очертаниях суши по другую
сторону.
Эти «географические странности» люди отме-
отметили ещё в те времена, когда они только учились
составлять карты. Об этом размышляли знаме-
знаменитый английский философ Фрэнсис Бэкон
A561—1626), французский мыслитель Франсуа
Пласэ и многие другие.
Ещё в 1596 г. в Амстердаме вышел в свет
учёный трактат фламандского картографа Абраха-
Абрахама Ортелия A527—1598) «Географическая сокро-
сокровищница». Ортелий совершил два замечательных
«прорыва» в познании мира, на столетия пред-
предваривших господствующую ныне теорию дрейфа
континентов. Он не только отметил «совмести-
«совместимость» береговых линий Старого и Нового Света
(включая и Европу), но и попытался реально
представить, как шло раздвижение континентов.
Все эти прозрения были забыты на долгие
столетия. И только в начале XX в. немецкий
учёный Альфред Лотар Вегенер, не знакомый с
работой Ортелия, не только пришёл к тому же
выводу, но и теоретически подкрепил и развил его.
Имея лишь небольшую часть тех фактов и
знаний, которыми мы располагаем сегодня, он
заложил прочный фундамент современных пред-
представлений о строении и развитии Земли, включая
основы теории дрейфа континентов, перемещения
полюсов и подчиняющихся этим движениям
перемен климата.
Альфред Лотар Вегенер родился в семье
берлинского священника. По образованию он не
был ни геологом, ни геофизиком. Сначала Вегенер
избрал профессию астронома и получил образо-
образование в Гейдельбергском, Инсбрукском (Австрия)
и Берлинском университетах. Его работа о движе-
движениях планет, написанная в годы учёбы, была
отмечена специалистами. Но он со студенческих
лет мечтал заняться исследованием острова Грен-
Гренландия и наукой о погоде — метеорологией, в то
время делавшей практически первые шаги. И не
только мечтал, но и готовился к этому.
Всё свободное время Вегенер посвящал дальним
лыжным походам, занятиям конькобежным спор-
спортом, а также изготовлению и запуску... воздушных
шаров и змеев, считая, что именно эти «игрушки»
станут первыми средствами доставки измери-
измерительных приборов в относительно высокие слои
атмосферы, где «делается» погода. Вместе со своим
братом Куртом в 1906 г. он поставил рекорд
длительности беспрерывного пребывания в воздухе
на воздушном шаре — 52 часа.
«Воздушные» и спортивные достижения Аль-
Альфреда Вегенера не остались незамеченными, и
вскоре он был включён в качестве метеоролога в
612
Выдающиеся геологи
состав датской полярной экспедиции, направляв-
направлявшейся в манившую его Гренландию.
Потом — преподавание метеорологии в Мар-
бургском университете. Там он написал интерес-
интересную работу о том, как ведёт себя тепловая энергия
в атмосфере. А в 1912 г. — новая экспедиция в
Гренландию. Собранные данные по метеорологии
и гляциологии (науке о льде и снеге) заполнили
множество томов.
Вернувшись на родину, Вегенер женился на
дочери своего коллеги Владимира Петера (Петро-
(Петровича) Кеппена, директора Отдела метеороло-
метеорологических исследований Морской обсерватории в
Гамбурге (кстати, он наш соотечественник, поки-
покинувший Россию в 1875 г.).
Начавшаяся в 1914 г. Первая мировая война
прервала научную работу, и Альфред становится
младшим офицером германской армии. После
окончания войны он сперва сменяет своего тестя
на его посту, а в 1924 г. переезжает в Австрию, где
получает кафедру метеорологии и геофизики в
Грацском университете.
Но судьба снова зовёт Вегенера в Гренландию.
В 1929 г. — уже третья экспедиция. При каких
обстоятельствах он погиб там в 1930 г. — не совсем
ясно. Очевидно, причиной того был сердечный
приступ, случившийся, когда он в одиночестве шёл
на лыжах по одному из неисследованных лед-
ледников...
В некрологах об Альфреде Вегенере говорилось
как о выдающемся специалисте по физике атмо-
атмосферы, крупном полярном исследователе, отлич-
отличном организаторе науки и преподавателе. Но не
было сказано ни слова о том открытии, которое его
прославило навсегда.
Трудно сказать, как Вегенер пришёл к убежде-
убеждению, что континенты способны «разъезжать» по
поверхности планеты. Возможно, его натолкнули
на эту мысль, как и его предшественников,
«мозаичные» очертания материков на глобусах и
картах. Так или иначе, но в январе 1912 г. он
прочёл посвященную этой гипотезе лекцию на
заседании Германской геологической ассоциации
во Франкфурте-на-Майне.
Гипотеза опровергала существующие в то время
представления. Сторонники этой точки зрения
считали, что материки движутся только в верти-
вертикальном направлении (при поднятии земной коры
образуется суша, при опускании — моря и окены).
Вегенер же говорил о горизонтальном движении
континентов — они «разъезжаются», «дрейфуют»
(в результате чего образуются океаны). И, как это
часто бывает, гипотеза Вегенера не только не
получила поддержки, но была гневно отвергнута.
Более того, в ней имелись слабые места, на которые
не замедлили указать специалисты.
Вегенеру было трудно обороняться в полную
силу. Он лишь укорил своих оппонентов за
необъективность, сравнив их с судьёй, который
выносит приговор на основании лишь части
имеющихся данных.
После гибели Вегенера геологи и геофизики на
десятилетия отбросили его гипотезу.
Вегенер сам поднимался на воздушном шаре,
чтобы проводить метеорологические наблюдения.
Значительно позже шотландский геолог Артур
Холмс A890—1965) предположил, что силой,
движущей континенты, могли бы стать потоки
вещества, существующие в мантии и приводимые
в движение разностью температур (при этом
тёплые потоки поднимаются вверх, а холодные
опускаются вниз). Это было как раз одним из
слабых мест гипотезы Вегенера — он затруднялся
объяснить, что именно приводило в движение
континенты. Но скептическое отношение к гипо-
гипотезе Вегенера сохранялось.
В статье «Глобальная тектоника литосферных
плит. Плавающие континенты» рассказано, как
смог победить учёный, которого уже не было в
живых. Теперь гипотеза Вегенера является обще-
общепризнанной и развивается в соответствии с
уровнем современной науки.
613
Энциклопедия для детей
АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ
ФЕРСМАН
A883—1945)
БЛЕСТЯЩИЙ ПОПУЛЯРИЗАТОР
НАУКИ
Он писал на склоне лет: «Моя жизнь — это
история любви к камню». И ещё: «Камень
владел мною, моими мыслями, желаниями,
даже снами...»
Его жизнь складывалась благополучно — без
особых потрясений, без сколько-нибудь продолжи-
продолжительных периодов неудовлетворённости и разоча-
разочарований. Говорили, что ему были неведомы муки
творчества; от своей работы он испытывал только
радость. Все, кто знал Ферсмана, отмечали его
удивительно жизнерадостный характер и феноме-
феноменальную трудоспособность.
Александр Евгеньевич родился в Петербурге.
Отец его окончил Академию генерального штаба и
занимался главным образом педагогической дея-
деятельностью. Мать живо интересовалась естествен-
естественными науками, неплохо рисовала и музицировала.
Родители оказали благотворное влияние на воспи-
воспитание и первоначальное образование Александ-
Александра — единственного ребёнка в семье.
Брат матери Александра приобрёл небольшое
имение близ Симферополя, и каждое лето семья
проводила в Крыму. В шестилетнем возрасте
Александр начал собирать первую минералогичес-
минералогическую коллекцию. Пополняясь из года в год, она
составила основу обширного собрания минералов и
горных пород.
Потом была Греция, куда отца назначили
военным атташе. Каменистые берега Элевсинской
бухты стали «второй ступенью» познания Ферс-
Ферсманом минерального царства. И скоро новая
«смена декораций»: отец становится директором
кадетского корпуса в Одессе. Сын совершает
экскурсии по соседним каменоломням. «Целыми
часами я работал мблотком, зубилом, киркой...
Часы наблюдений оставили неизгладимое впечат-
впечатление. Они научили меня понимать детали,
научили очень трудной и сложной обязанности
естественника — наблюдать», — вспоминал Ферс-
Ферсман много лет спустя в книге «Путешествия за
камнем», написанной специально для детей.
Иногда семья выезжала в курортный город
Карлсбад (ныне Карловы Вары в Чехии), где
лечилась мать. Обратный путь лежал через Вену.
Как зачарованный, разглядывал Александр кол-
коллекции Венского минералогического музея.
Так зарождалась и крепла его любовь к камню.
Окончив классическую гимназию, в 1901 г. он
поступил на физико-математическое отделение
Новороссийского университета. Там преподавали
614
талантливые педагоги и учёные, которые давали
студентам обширные и глубокие знания. Но здесь
Александр, пожалуй, впервые испытал чувство
разочарования.
Курс минералогии в Новороссийском универси-
университете излагался скучно, поверхностно и по давно
устаревшим канонам. Зато живо и интересно
читались лекции по политической экономии,
истории искусств. Гуманитарные науки увлекли
молодого Ферсмана, тем более что к их восприятию
его хорошо подготовили семья и гимназия.
Когда отца перевели в Москву начальником
Александровского юнкерского училища, Алек-
Выдающиеся геологи
сандру суждено было продолжить образование в
Московском университете.
С 1891 г. лекции по минералогии читал там
Владимир Иванович Вернадский. Так в жизнь
Александра Евгеньевича Ферсмана раз и навсегда
вошёл великий учёный и мыслитель.
Вокруг него уже сложилась группа молодых
талантливых исследователей, которые испове-
исповедовали принципиально новый подход к минера-
минералогии. Вернадский видел суть этой научной
дисциплины не в беспристрастном описании внеш-
внешнего вида и свойств различных минералов. Он
рассматривал минералогию прежде всего как
химию природных соединений земной коры —
минералов. Не «патологоанатомия» мёртвых мине-
минеральных образований, а их непрекращающаяся
«жизнь» в природе — в этом состояло научное
кредо Вернадского. Этого явно не доставало
Ферсману — в его минералогических изысканиях
пока преобладало описание.
Вернадский сразу оценил способности Ферсмана
и умение трудиться до самозабвения, рекомендо-
рекомендовал оставить его в университете для подготовки к
профессорскому званию и выхлопотал команди-
командировку за границу.
Как когда-то Дмитрий Иванович Менделеев,
Ферсман начинает свою зарубежную научную
деятельность в немецком городе Гейдельберге. Он
знакомится с Виктором Гольдшмидтом — впо-
впоследствии одним из крупнейших геохимиков. В его
лаборатории он постигает оптические и крис-
кристаллографические методы изучения минералов.
Особое внимание уделяет алмазу. И вместе с
Гольдшмидтом участвует в подготовке двухтомной
монографии «Алмаз», которая была опубликована
на немецком языке в 1911 г. На всю жизнь
Ферсман сохранил интерес к драгоценным кам-
камням, посвятив им немало научных работ и
популярных книг.
Двухлетнее пребывание Ферсмана за пределами
России A907—1909 гг.) включало также путе-
путешествия по Франции и Италии, где он ознакомился
с геологическими достопримечательностями. На-
Наиболее заметным событием, определившим одно из
основных направлений последующей научной дея-
деятельности Ферсмана, было, пожалуй, посещение
острова Эльба. Недра острова хранят много-
многочисленные залежи самоцветов, причём драго-
драгоценные камни представляют собой вкрапления в
пегматитовые жилы. С пегматитовыми жилами
связаны месторождения не только драгоценных
камней, но и слюды, полевых шпатов, многих
редких и радиоактивных минералов. Ферсман едва
ли не первым понял всё практическое значение
«пегматитовой кладовой природы». Позже он
изучал её на обширных пространствах Урала,
Средней Азии, Забайкалья. Итогом стала книга
«Пегматиты, их научное и практическое зна-
значение», изданная в 1931 г. и принёсшая учёному
мировую известность.
Прежде недостаточно уверенный в своих силах,
Ферсман возвращается в Россию уже с чётко
определившейся системой взглядов, с
ясным пониманием того, где его твор-
творческий потенциал может быть исполь-
использован с наибольшей отдачей. Он видит своё
призвание в геохимии.
«И от старой минералогии с её объектами
исследования — минералами — мы переходим к
молодой геохимии, где единицей исследования
является химический элемент», — напишет Ферс-
Ферсман несколько лет спустя. В 1912 г. он впервые в
мире прочёл общедоступный курс геохимии — в
Москве, в Народном университете имени
А.Л. Шанявского (предпринимателя, завещавше-
завещавшего своё состояние на организацию университета).
Потом Ферсман переехал в Петербург по пригла-
приглашению Вернадского — заведующего Минералог-
Минералогическим отделом Геологического музея Академии
наук.
Вместе с учителем и другом Ферсман начал
закладывать основы геохимии — науки, которая
изучает историю химических элементов Земли.
Пришла пора оформления её в самостоятельную
научную дисциплину. К тому времени была
создана модель атома — системы, состоящей из
ядра и вращающихся вокруг него электронов.
Отвлечённое понятие элемента приобрело кон-
конкретное содержание: вид атомов с определённым
зарядом ядра. По существу атом стал главным
действующим лицом на подмостках геохимии.
Распространённость и поведение атомов различ-
различных элементов в природе — эти проблемы
оказались первостепенными в геохимических ис-
исследованиях.
Свои оригинальные геохимические представ-
представления Ферсман развивал на протяжении 20—
30-х гг. Эти годы были для него временем
высочайшего взлёта творческой активности, кото-
которая сочеталась с чрезвычайно продуктивной пра-
практической деятельностью.
Александр Евгеньевич Ферсман взялся за
выполнение исключительно сложной задачи: сле-
следуя примеру Вернадского, он решил систематиче-
систематически изложить основы геохимии.
История человеческих знаний хранит в своём
золотом фонде немного таких фундаментальных
трудов, как четырёхтомная «Геохимия» Ферсмана.
Проблема распространённости химических эле-
элементов в земной коре уже давно интересовала
учёных. Почему одни содержатся в огромных
количествах, тогда как другие встречаются гораздо
реже? Причём прослеживается закономерность: с
увеличением порядковых номеров элементов в
периодической системе достаточно чётко выяв-
выявляется тенденция к уменьшению их земных
«запасов». Проблему распространённости хими-
химических элементов ещё в конце XIX в. начал
серьёзно изучать американский геохимик Фрэнк
Кларк, впервые подсчитавший содержание глав-
главнейших элементов в земной коре. В его честь
Ферсман назвал средние величины распрост-
распространённости элементов в природе «кларками».
Распределению элементов в земной коре посвя-
615
Энциклопедия для детей
тил Ферсман первый том своей геохи-
геохимической «эпопеи»; он вышел в свет в
1933 г.
Второй том рассказывал о «жизни» элемен-
элементов — процессах их миграции (перемещения) в
земной коре. Разные причины приводят их в
движение: высокие температуры и давления,
живые организмы и даже хозяйственная деятель-
деятельность человека. Каждой природной системе соот-
соответствуют присущие ей концентрации элементов —
месторождения полезных ископаемых.
Наиболее оригинальные воззрения, касающи-
касающиеся энергетики геохимических процессов, учёный
развил в третьем томе. До Ферсмана по существу
эту проблему — одну из основ теоретической
геохимии — никто серьёзно не затрагивал. Идеи,
развитые Ферсманом, учитывали влияние законов
термодинамики на ход природных процессов.
Геохимия всех известных на Земле элементов —
от водорода до урана — составляет содержание
четвёртого тома. Ферсман набросал геохимические
«портреты» отдельных элементов. Рассматривая
для каждого строение атомов, важнейшие физико-
химические особенности, Ферсман детально анали-
анализировал особенности их поведения в земной коре,
объяснял пути их миграции. Геохимический
«образ» элемента позволял теперь намечать основ-
основные типы месторождений полезных ископаемых и
давал указания к их поиску.
Четвёртый том был завершён в 1939 г. Но
учёный отнюдь не считал, что работа закончена.
Он планировал написать и пятый, и шестой.
Неотложные дела и начавшаяся вскоре Великая
Отечественная война не позволили планам Ферсма-
Ферсмана осуществиться. Серьёзно затрудняла деятель-
деятельность и тяжёлая болезнь.
Тем радостнее стала для него весть, пришедшая
из Англии. За исследования в области геохимии
Лондонское геологическое общество присудило
Ферсману палладиевую медаль Волластона, кото-
которая и поныне считается высшей геологической
наградой в мире. Её лауреатами были такие
выдающиеся «рыцари» науки о Земле, как Чарлз
Дарвин, Чарлз Лайель, Эдуард Зюсс.
...Жизнь Ферсмана была чрезвычайно богата
событиями. В 1919 г. он, 36-летний человек,
полный творческих сил и планов, стал академи-
академиком, одним из самых молодых в то время
действительных членов Российской Академии
наук. В своей академической карьере он достигал
и более высоких ступеней: в 1924—1927 гг. был
членом Президиума и академиком-секретарём
Отделения физико-математических наук, а в
1927—1929 гг. — вице-президентом Академии.
В начале 20-х гг. практическая деятельность
особенно выходила на первый план. После лихо-
лихолетья Первой мировой и гражданской войн страна
остро нуждалась в восстановлении разрушенного
хозяйства и в новых источниках «стратегического
сырья». Поиски месторождений важнейших полез-
полезных ископаемых становились всё более актуаль-
актуальными.
Ферсман возглавляет экспедиции в различные
районы страны. «Александр Евгеньевич... ведёт
кипучую работу полевого исследователя, успевая в
течение года побывать и в заснеженных вершинах
Хибинских тундр на Кольском полуострове, и в
знойных песках Каракумов, и в глухой тайге
Забайкалья, и в заболоченных лесах восточного
склона Урала. 10 тыс. км2 в год — таков масштаб
подвижности Александра Евгеньевича за эти
годы», — писал один из его сотрудников.
Осенью 1920 г. небольшой отряд из девяти
человек под руководством Ферсмана отправляется
изучать Хибинские тундры. Потом он будет
вспоминать: «Самыми яркими в моей жизни были
впечатления от Хибин — целого научного эпоса,
который почти 20 лет заполнял все мои думы,
силы, владел всем моим существом, закалял волю,
будил новую научную мысль, желания, надежды».
Природные богатства Кольского полуострова в то
время были изучены крайне мало. Чутьё геолога
подсказывало Ферсману, что этот глухой северный
район должен быть богатейшей кладовой природы.
И интуиция его не подвела.
В Хибинских тундрах экспедиция открыла
богатейшие залежи апатита, равных которым в то
время не было во всём мире. Переработка апатита
на минеральные удобрения решала важнейшую
сельскохозяйственную проблему. При непосред-
непосредственном участии Ферсмана в 1929 г. началось
промышленное освоение ценнейшего сырья. За-
Закладывались рудники, появлялись новые посёлки
и города — Кировск, Хибиногорск. В соседних с
Хибинами Монче-тундрах Ферсман обнаружил
крупное месторождение никелевых руд, что позво-
позволило отказаться от их импорта. Позднее стало
очевидно, что недра Кольского полуострова содер-
содержат в себе практически всю таблицу Менделеева.
Если бы Ферсман в своей жизни не сделал
больше ничего, кроме открытия Кольского «фе-
«феномена», его имя всё равно навсегда вошло бы в
историю геологии и России.
Но была ещё Средняя Азия, были Каракумы,
где он исследовал месторождения серы, на базе
которых был основан первый в СССР завод по её
производству.
И был Тюя-Муюн — рудное месторождение в
Ферганской долине. С этим названием связана
деятельность Ферсмана, которая либо не афиширо-
афишировалась, либо долгое время просто не освещалась.
Там в начале XX в. обнаружили первые в
Российской империи залежи руд, содержащих
радиоактивные элементы, и среди них — радий.
Этот химический элемент, открытый в 1898 г.
французскими учёными Пьером и Марией Кюри,
произвёл подлинную революцию в науке. Он
оказался наиболее подходящим объектом для
изучения свойства радиоактивности. Исследо-
Исследования радиоактивности способствовали многим
блестящим открытиям, которые существенно из-
изменили прежние представления о строении и
свойствах вещества. Кроме того, радий получил и
практическое применение.
616
Выдающиеся геологи
Именно Вернадский заинтересовал Ферсмана
проблемой радия. Этот элемент до Первой мировой
войны был извлечён из урановых руд в ряде
стран — во Франции, Германии, Англии. В России
же собственного радия не было. Но получить его
стало крайне необходимо. Сразу после Октябрь-
Октябрьской революции стали закладываться практиче-
практические основы добычи отечественного радия, причём
немалая инициатива в организации работ принад-
принадлежала Ферсману. В 1918 г. создаётся спе-
специальный комитет под председательством Вернад-
Вернадского. Его заместителем стал Ферсман. Учёным
секретарём избрали радиохимика Виталия Гри-
Григорьевича Хлопина. Он был старым знакомым
Ферсмана, ещё с детства: в Одессе они закончили
одну гимназию.
Теперь события развивались ускоренными тем-
темпами. Создаётся пробный радиевый завод в
Бондюгах на Каме. Здесь 1 декабря 1921 г. из руды
Тюя-Муюнского месторождения Хлопин с сотруд-
сотрудниками получают первые миллиграммы русского
радия. А спустя короткое время в Петрограде
организуется Государственный радиевый институт
во главе с Вернадским. Поскольку он в июне
1922 г. отправился в длительную командировку во
Францию, директором Радиевого института в
течение долгих четырёх лет был Ферсман. На этом
посту он немало способствовал развитию радиевой
промышленности в стране, хотя из-за
частых экспедиций не мог уделять
этому много времени.
В своей «Геохимии» Ферсман посвятил немало
страниц радиоактивным элементам. В те дни,
когда он завершал написание четвёртого тома,
немецкие учёные Отто Ган и Фриц Штрасман
совершают Открытие. Не случайно это слово дано
с прописной буквы. Открытие деления ядер урана
под действием нейтронов стало одним из самых
выдающихся и самых зловещих в истории всех
времён и народов. Ибо оно дало ключ к практиче-
практическому использованию атомной энергии, в том
числе в военных целях.
Научный мир сознавал, что путь к получению
атомной энергии технически труден и что этот
вопрос должен находиться в ведении государства.
Уже ходили слухи, что подготовительные работы
ведутся в США и Германии.
12 июля 1940 г. трое советских учёных
отправляют обстоятельное письмо на имя замести-
заместителя Председателя Совнаркома СССР Н.А. Бул-
ганина, в котором высказывают конкретные
предложения по решению атомной проблемы в
СССР. Три подписи стоят под письмом: Вернад-
Вернадского, Ферсмана, Хлопина.
Президиум Академии наук создаёт специаль-
специальную Урановую комиссию. Ферсман возглавляет в
Открытая добыча апатита в месторождении на Кольском полуострове.
617
Энциклопедия для детей
ней сырьевую «урановую бригаду»
(под таким названием она фигурирует
в архивных документах тех лет).
Разумеется, важность проблемы настолько велика,
что деятельность Урановой комиссии не предаётся
гласности. Основные задачи Ферсмана — создание
базы уранового сырья, организация поисков новых
месторождений урана в стране.
Начинается Великая Отечественная война, и
работы на время прерываются. Только в 1943 г. на
правительственном уровне принимается решение
об осуществлении в стране Атомного проекта.
Ферсману не суждено было принять участие в
этой титанической работе. Но его имя занимает
достойное место среди тех учёных, которые стояли
у самых истоков проекта.
Едва ли будет преувеличением сказать, что
никто из выдающихся представителей геологичес-
геологической науки не сумел изложить её содержание столь
ярко и доступно, как Александр Евгеньевич
Ферсман. В нескольких книгах проникновенно
поведал он о своей «любви к камню». Многие из
тех, кто в детстве прочёл их, потом переступали
порог геологических факультетов и институтов.
Назовём лишь некоторые книги А.Е. Ферсмана:
«Занимательная минералогия», «Воспоминания о
камне», «Занимательная геохимия», «Путешест-
«Путешествия за камнем», «Рассказы о самоцветах», «Исто-
«История одной тропы: из истории Кольского полу-
полуострова». Их хорошо знают в разных странах мира.
А всего Ферсман напечатал более полутора тысяч
работ.
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
К читателю (Николай Короновский) , 5
ЗЕМЛЯ
СРЕДИ ПЛАНЕТ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Земля в космическом пространстве (Николай Короновский) 28
Внутреннее строение нашей планеты (Борис Силкин,
Александр Родников) 35
Глобальная тектоника литосферных плит. Плавающие
континенты (Михаил Ломизе) 44
Строение земной коры континентов и дна океанов (Борис Ермаков) 59
Планета Земля как химическая лаборатория (Дмитрий Трифонов) 71
Путешествия химических элементов (Ольга Кайданова) 80
Тайны земного магнетизма (Татьяна Линъкова) 88
Притяжение Земли (Татьяна Линъкова) 94
ПРОЦЕССЫ,
^л i ФОРМИРУЮЩИЕ
' ЛИК ЗЕМЛИ
ВНЕШНИЕ СИЛЫ ЗЕМЛИ >
Выветривание. Разрушение горных пород на поверхности —
Земли (Николай Короновский) 98
Реки — разрушители и созидатели (Сергей Буланов) 105
На краю Земли. Образование берегов (Сергей Буланов) 117
Ветры, изменяющие лик Земли (Николай Короновский) 125
Геологическая работа льда (Александр Маккавеев) 130
Что может сделать снежная лавина? (Сергей Буланов) 144
Обвалы и оползни (Николай Короновский) 147
Подземные воды (Евгений Вознесенский, Ирина Петрова) 154
Вечная мерзлота (Виктор Дегасюк) 169
619
Энциклопедия для детей
Метеориты. Пришельцы из космоса (Вилен Фельдман) 179
Гигантские метеоритные кратеры. Звёздные раны (Вилен Фельдман) 190
ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ ЗЕМЛИ '""";"""^-:"/" " ' '.
Вулканы (Николай Короновский) 196
Магма, застывшая на глубине (Николай Короновский) 220
Современные движения земной коры (Андрей Никонов) 228
Складки в горных породах (Николай Короновский) 238
Можно ли разорвать пласты горных пород? (Николай Короновский) 246
Землетрясения (Андрей Никонов) 252
Образование гор (Николай Короновский) 274
*■•
МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ
ПОРОДЫ
Минералы (Михаил Генералов) 284
Горные породы (Павел Плечов, Наталья Соловьёва,
Татьяна Шарданова, Игорь Зотов) 310
ПОЛЕЗНЫЕ
ИСКОПАЕМЫЕ
Какие ископаемые мы называем полезными (Виктор Старостин) 332
Происхождение месторождений (Виктор Старостин) 334
История горнорудного производства (Виктор Старостин) 341
Руды металлов (Виктор Старостин) 356
Цветные камни (Виктор Старостин) 383
Строительные материалы (Виктор Старостин) 401
Агрохимическое сырьё (Виктор Старостин) 416
Нефть и газ (Михаил Судо) 427
Ископаемый уголь (Михаил Голицын) 448
Горючие сланцы (Михаил Голицын) 457
Торф (Михаил Голицын) 462
s Xх-
ЖИЗНЬ НА ЗЕМЛЕ
и жизнь земли :
ДОЛГИЙ ПУТЬ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ v" \<>t л - л-лгх г. ых птт,г-ъж^ш<: .'
Появление жизни на Земле (Игорь Барское) 466
Архей. Почти не известные страницы жизни (Игорь Барское) 467
Протерозой. На пути к разнообразию (Игорь Барское) 467
620
Содержание
Палеозой. Начало «явной» жизни (Игорь Барское) 470
Мезозой. Мир фантастических гигантов (Игорь Барское) 484
Кайнозой. Планета приобретает знакомый облик (Игорь Барское) 491
ИСТОРИЯ, ИСПЫТАНИЯ И , ; .-,! 4- г -СА
ИЗМЕНЕНИЯ ОБЛИКА ПЛАНЕТЫ ^
,*.; ..
Астрономическая стадия развития. История планеты, l : L "^ '
которой ещё нет (Николай Ясаманов) 505
Лунная стадия развития. Земля становится
планетой (Николай Ясаманов) 506
Катархей. Древнейшие ландшафты планеты (Николай Ясаманов) 510
Архей и ранний протерозой. На рубеже древнейших эпох. Новые
испытания (Николай Ясаманов) 512
Рифей. История продолжается. Новые материки, новые
катаклизмы (Николай Ясаманов) 515
Венд, палеозой и мезозой. Рождение и гибель
Пангеи (Николай Ясаманов) 517
Кайнозой. Всё ближе и ближе к дню
сегодняшнему (Николай Ясаманов) 532
ИЗУЧАЯ ПРОШЛОЕ ПЛАНЕТЫ vni v
Палеонтология (Игорь Барское) 536
Время и жизнь (Игорь Барское) 544
ЧЕЛОВЕК
И ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК ИЗУЧАЕТ ЗЕМЛЮ
Геологи в экспедициях (Наталья Соловьёва) 558
Микроскоп всё-таки нужен (Павел Плечов) 563
Растения — разведчики недр (Ирина Петрова) 565
ЧЕЛОВЕК ИЗМЕНЯЕТ ЗЕМЛЮ
Масштабы влияния человека на земную кору (Ирина Петрова) 569
Использование природных богатств (Ирина Петрова) 572
Непосильная тяжесть городов (Ирина Петрова) 573
ВЫДАЮЩИЕСЯ ГЕОЛОГИ
Плиний Старший. У начала «Естественной истории»
Земли (Дмитрий Трифонов) 574
Георгиус Агрикола. «12 книг о металлах» (Дмитрий Трифонов) 575
621
Энциклопедия для детей
Михаил Васильевич Ломоносов. У истоков отечественной
геологии (Дмитрий Трифонов) 578
Джеймс Геттон. Изучение настоящего — ключ к познанию
прошлого (Дмитрий Трифонов) 581
Абраам Вернер. Совершенство в мире минералов (Дмитрий Трифонов) 584
Уильям Смит. «Отец английской геологии»,
и не только (Михаил Судо) 587
Чарлз Лайель. Ниспровержение теории катастроф древности (Дмитрий
Трифонов) 588
Эли де Бомон. Концепция сжимающейся Земли (Михаил Судо) 591
Аманц Грессли. Учение о фациях. «Разглядевший , Ч£^ ;г >
невидимое» (Дмитрий Трифонов) 592
Эдуард Зюсс. Познание лика Земли (Дмитрий Трифонов) 594
Иван Дементьевич Черский. Пионер исследования геологии
Сибири (Дмитрий Трифонов) 598
Александр Петрович Карпинский. Основатель русской геологической
школы (Дмитрий Трифонов) 599
Владимир Иванович Вернадский. «Человечество, взятое в целом, ^.
становится мощной геологической силой» (Дмитрий Трифонов) 601
Владимир Афанасьевич Обручев. От древних ледников до «живой»
тектоники и золотых россыпей (Дмитрий Трифонов) 606
Иван Михайлович Губкин. «Главный нефтяник
страны» (Дмитрий Трифонов) 609
Альфред Л отар Вегенер. Концепция дрейфующих
континентов (Борис Силкин) 612
Александр Евгеньевич Ферсман. Блестящий популяризатор
науки (Дмитрий Трифонов) 614
Научно-популярное издание
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ. Т. 4. ГЕОЛОГИЯ
Составитель
Светлана Исмаилова
Совет директоров
М. Аксёнова
Г. Храмов
Заместитель главного редактора
С. Кошель
Научные редакторы
Н. Короновский
B. Старостин
C. Буланов
Редактор тома
A. Ростоцкая
Старшие редакторы
Ю. Евдокимова
B. Радакова
Редакторы
Д. Володихин
М. Кривенко
И. Мальцева
Е. Почерняева
Е. Чернегова
Е. Шурхно
Корректор
Н. Мистрюкова
Художественный редактор ■
Е. Дукельская
Изготовление оригинал-макета
К. Иванов
Ю. Исмаилова
Ю. Титов
Л. Харченко
Компьютерный набор
М. Кудрявцева
Т. Поповская у /> <т
Исполнительный директор
И. Коше л ев ? ^г
Художники
В. Авдюхина
В. Андронов
Е. Антонов
А. Бенедский
Н. Бугославская
М. Горелик
Е. Долженко
Е. Дукельская
М. Ефременко
Д. Жаров
Е. Ксенофонтова
A. Лезин
И. Маркова
С. Михайлова
B. Наумов
Н. Новичихина
М. Петров
Е. Петрова
А. Пущина
И. Пчелко
М. Сухоруков
А. Черных
А. Чубукова
Л. Яшенкова
Редакция благодарит за оказанную
помощь и предоставленные
материалы Комитет по метеоритам
РАН, Петрографический музей
ИГЕМ РАН, кафедру литологии и
морской геологии и кафедру
палеонтологии геологического
факультета МГУ им. М.В. Ломо-
Ломоносова, а также Е. Сережникову,
Е. Куренкову, Э. Зеликсон,
Ю. Грибченко и А. Величко.
Авторы фотоматериалов
И. Барсков
C. Буланов
М. Голицын
А. Зарщиков
Н. Короновский
A. Никонов
B. Старостин
В. Фельдман
Т. Шарданова
Е. Чернегова
Фотографы
Э. Василия
И. Пискарёв
*' ■'■•• "-1 -'■■■
«f -•: f ;¥f..
Телефоны для оптовых покупателей:
@95) 247—1105, 247—1150, 247—1133.
Книга издаётся в суперобложке. y?'if№
Лицензия ЛР № 062284 от 22.02.93 г. Подписано в печать 20.12.94.
Формат 84 х 108/16. Бумага офсетная. Гарнитура школьная.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 65,52. Тираж 300 000 экз.
АОЗТ издательство «Аванта+». ' " "*"
123154, Москва, проспект Маршала Жукова, 28.
Адрес для корреспонденции: 119048, Москва, а/я 82, «Аванта+».
Отпечатано с готовых диапозитивов
в типографии Мондрук Графише Бетриб GmbH, Гютерслоу.
Германия.
ГЕОЛОГИ
нциклопеоия аля оетей