text:
Много загадок
- Категорически утверждаю: магмы под земной корой нет! - безапелляционно заявил молодой ученый - англичанин.
Эти слова были произнесены в московском "Метрополе" на товарищеской встрече ученых перед открытием XVII Международного геологического конгресса 1937 года.
Молодые ученые заволновались, заспорили, горячо отстаивая свое мнение.
- Как нет магмы!
- А Этна, Везувий, Ключевская сопка?
- А лавовые поля Килиманджаро!
Но англичанин был невозмутим:
- Не путайте поверхностный вулканизм с глубинными процессами. По-моему, вы все слепо следуете за Кантом, если верите, что повсеместно под земной корой лежит огненно-жидкий океан. Там не может быть жидкости. Мантия твердая! Надо искать другие закономерности!..
- Пойдемте к корифеям, - прозвучал чей-то голос. - Пусть они решат наш спор!
Мы отправились в центральную часть зала, где за сдвинутыми столиками восседали руководители конгресса. Здесь мирно беседовали два председателя: бывший и будущий. Бывший председатель предыдущего конгресса - известный американский геолог мистер Филип Смит. Будущий - был академик Иван Михайлович Губкин, выдающийся геолог-нефтяник. Завтра же мистер Смит откроет конгресс и передаст всю полноту председательской власти "мистеру Губкину". Оба корифея, по-видимому, обсуждали какие-то детали завтрашней процедуры. Но мы им помешали.
Двенадцать молодых геологов окружили ученых и провозгласили тост за успешную работу конгресса, за то, чтобы было больше дискуссий, за магму, за металлы.
И тут кто-то из нас бросил:
- И чтоб больше нефти было на глубинах!
Это словно подхлестнуло Губкина.
- Нефти на глубине нет! Вы еще скажете, что надо искать нефть в мантии Земли? - горячо произнес он. - Нефть, несомненно, органического происхождения, а все остальное - фантастическая выдумка. Взгляд о неорганическом происхождении нефти нельзя называть даже гипотезой. Это ложное направление в науке!..
Тут уже заспорили "маститые".
Истина в понимании одной группы ученых рядилась в огненно-жидкую тогу. Другая видела ее в холодном безмолвии планеты. У третьей она принимала обличье гигантских каскадов горячей подземной воды и перегретого пара...
Мы подходили к знаменитейшим геологам мира и требовали ответа на вопросы о глубинном строении Земли, о строении земной коры, о подкоровой мантии, о ядре Земли...
О всех разноречивых и противоречивых ответах можно было бы написать не один научный трактат. Но, что любопытно, одинаковых мнений не было. Больше того - тридцать опрошенных нами известных ученых высказали около пятидесяти гипотез! И все же одна нам тогда показалась особенно смелой и необычной.
- Все представления об огненно-жидком или расплавленном состоянии планеты, - заявил академик Владимир Иванович Вернадский, - внесены в науку чуждыми ей, по существу божественными, представлениями о мире... Мыслимо и допустимо, - утверждал ученый, - что температура в направлении к центру планеты быстро понижается...
Мы были смущены. Уж если светила мировой геологической науки не могут найти общий язык, то что делать нам - молодежи, только вступающей на тернистый путь поиска!
Мы с головой окунулись в работу конгресса. Он еще раз подтвердил, что по ряду важнейших вопросов строения и происхождения Земли и отдельных ее участков у геологов не было единых взглядов. Но это никого не привело в отчаяние. Наоборот, хотелось скорее вернуться к работе, к поискам.
Прошло четверть века. Мне захотелось вновь встретиться с молодыми участниками конгресса - хотя бы заочно. Но вот беда, я не записал имен и адресов собеседников. Правда, в конце концов для книги нужны не адреса людей, а их идеи. Важнее всего было то, что за двадцать пять лет геология шагнула далеко вперед. И в этом был немалый вклад молодых ученых и практиков. Но как же разрешился спор? И разрешился ли он?
"Наконец мы вышли на край кратера. Страшнейший жар пахнул нам в лицо, и в тот же момент нас остановил вид этого грандиозного котла, в котором клокотало расплавленное золото. Один за другим вверх устремлялись высокие вертикальные фонтаны и падали, расплескивая огненную пену. Время от времени к небу взвивался залп бомб. Местами на поверхности тяжелой жидкости лопались пузыри, выпуская клубы фиолетового дыма. Бурная деятельность сосредоточилась в трех-четырех местах огромного озера из расплавленного камня. Остальная его поверхность лишь тяжело волновалась, взбаламученная зонами интенсивной активности. Мы как загипнотизированные смотрели на отчеркнутый блестящей желтой полосой прибой расплавленного вещества, бившийся о противоположную стену кратера".
Так описывает известный бельгийский исследователь - вулканолог Гарун Тазиев - одну из многочисленных встреч с огненно-жидким веществом. Он, профессор Гарун Тазиев, подарил миру неповторимую киноленту "Встречи с дьяволом". Это кадры о подлинной встрече с бешеной, злобной силой, рвущейся из преисподней.
А не был ли Гарун Тазиев в числе тех энтузиастов, которые четверть века тому назад спорили о закономерностях, связанных с подземной расплавленной магмой? Может быть, здесь, среди вулканологов, я встречу кого-либо из своих старых друзей. Но в списках членов XVII Международного геологического конгресса не оказалось Гаруна Тазиева. А жаль! Если бы он там был, то, несомненно, примкнул бы к магматистам.
Да, тогда почти все мы были магматистами: привлекала простота этой теории, которая, казалось, все объясняла. Большинство магматистов, опираясь на гипотезы Канта и Лапласа о происхождении Земли, считало, что некогда вся Земля была расплавленной, а ее застывшая поверхность и есть наша земная кора. Под нею лежит магма, странное вещество, которое никто никогда еще не видел. Оно нагрето до температуры свыше двух тысяч градусов и находится под давлением страшной силы - в тысячи атмосфер. Такие давления и температуры придают магме твердость во много раз выше, чем у стали. На быстрые толчки она реагирует, как твердое вещество, при медленном воздействии растекается, как жидкость. Это вещество, по представлению магматистов, и является той лабораторией, в которой формировались и формируются горные породы.
Вокруг магмы ведутся бесконечные споры. Спорят между собой и сами магматисты. Еще слышны отголоски их спора о том, везде ли одинаково вещество мантии Земли, или оно разнообразно в разных участках? Старое представление о повсеместном расплавленном его состоянии сейчас оставлено геологами и геофизиками. Почти все они единодушно утверждают, что под земной корой лишь отдельные очаги расплавленной магмы, питающие вулканы. Некоторые ученые считают, что такие очаги могут быть и в самой коре.
Профессор Г. С. Горшков, работая на Камчатской вулканологической станции и изучая деятельность Ключевской сопки, величайшего вулкана Евразии, установил, что во время извержения можно проследить контуры огромного подземного очага диаметром 30-40 километров и толщиной до 10-12 километров. Очаг залегает гигантской линзой под земной корой на глубине 50-60 километров от поверхности.
Американские геологи считают, что вообще глубина залегания вулканических очагов может достигать до 100-150 километров. То есть очаги располагаются в самой верхней зоне мантии Земли, под земной корой. А недавно японский геофизик Икояма производил магнитную съемку острова Оошима. На всей территории острова обнаруживалось нормальное магнитное поле. Когда Икояма уже закончил работу, неожиданно пробудился вулкан Михара, и геофизик повторил магнитную съемку. Оказалось, что под островом возникла магнитная аномалия! Геофизик вычислил глубину ее залегания, допустив, что она порождена вулканическим очагом. И что же? Поверхность аномалии находилась всего лишь в двух километрах от поверхности Земли! Икояма пришел к выводу, что вулканические очаги располагаются не в мантии, не под земной корой, а в самой земной коре.
Споры о вулканах и вулканической деятельности ведутся с древних времен. Много наивных взглядов высказано было в Индии и Греции. Одни гласили, что огненно-жидкое вещество извергается драконами, другие называли его дыханием страшной Химеры, которая обдает облаками огня и дыма всех, кто приближается к ее пещере. В греческой мифологии говорится и об одном из титанов - Тифоне, который в борьбе с Зевсом рухнул на Землю. От его тела исходил такой жар, что вся Земля вокруг расплавилась. Очень много мифов и легенд связано с именем Вулкана - подземного бога, в честь которого получили название огнедышащие горы. Сейчас речь идет не о Химере и титаническом Тифоне, а о магматических очагах.
Конечно, нельзя утверждать, что все у современных вулканистов спорно. Есть и бесспорные истины. В огненной купели рождаются горные породы, и по типу деятельности вулканов всегда можно предсказать, например, какая горная порода родится в том или ином случае.
В центре Тихого океана, на Гавайских островах, есть вулкан Килауэа. Он не раз давал знать о себе. В последний раз это было в 1960 году, и жители Гавайских островов опять увидели огненные фонтаны над его кратером. Фонтаны взлетали вверх все стремительней, все выше. Постепенно кратер переполнился, и лава с бешеной скоростью ринулась вниз. Она сметала все преграды. При небольших извержениях селения обычно спасались дамбами. Но в этот день они не выдержали и рухнули. Жители не успели вызвать эскадрилью самолетов, чтобы пробомбить огненному потоку новую дорогу, и лава ринулась вниз, на плантации сахарного тростника, на виноградники, и уничтожила все на своем пути. Она достигла побережья, где располагался поселок. Миг - и он превратился в пылающий факел. Стремительный поток лавы ринулся в море. Кругом все заклубилось, пары окутали пространство непроницаемым облаком, стало темно, как ночью. На долгое время ужасная картина катастрофы была скрыта от тех, кто остался в живых...
Ученые знают, что из такой жидкой лавы, когда в ней почти нет газов, рождается особый вид пород, называемых основными, или базальтами. Они содержат относительно небольшое количество кремнекислоты. Таких пород много на вулканических островах Тихого океана. Везде, где рождаются базальты, излияние лавы происходит так же, как в 1960 году из вулкана Килауэа.
Так представляют себе геологи образование не только гавайского рельефа. Некоторые ученые считают, что так же произошли вулканы на Луне, что знаменитые лунные кратеры образовались именно этим путем. Астроному Н. А. Козыреву недавно удалось наблюдать в кратере Альфонс истечение газов, сопровождавшееся извержением вулкана. Но газы эти были какие-то странные. В их состав входило много углерода и водорода. Такой состав газов не часто встретишь на земных вулканах. Может быть, это истечение газа было связано с какими-то другими процессами? Ведь не все ученые признают вулканы на Луне. Многие, например, считают, что кратеры возникли при бомбардировке поверхности Луны крупными метеоритами. Там нет атмосферы, и небесным пришельцам вполне под силу колоссальные разрушения.
Все знают о страшной катастрофе, которая в 79 году нашей эры уничтожила сразу три города - Помпею, Геркуланум и Стабию. Очевидец этой катастрофы писатель Плиний Младший в одном из своих посланий историку Тациту писал, что внезапно над вулканом Везувий появилось огромное грибообразное облако. Раздался взрыв страшной силы. Облако разрасталось на глазах и постепенно закрыло весь небосвод, стало темно, как ночью. Сверху падал горячий пепел, а из жерла вулкана вылетали раскаленные вулканические бомбы. Пепел смешивался с дождевой водой, идущей из облака. На город хлынули потоки грязи. Тот, кто не был убит вулканическими бомбами, попал в бешеный вихрь, а тем, кому удалось спастись и от бомб и от грязи, грозила смерть от удушья: воздух был насыщен ядовитыми парами серы. Так погиб и Плиний Старший, знаменитый естествоиспытатель того времени.
А в 1944 году произошло новое большое извержение Везувия. Очень вязкая лава изливалась из кратера не так, как на Гавайских островах. Ее фронтальная часть была почти вертикальной, высотой примерно в четырех-пятиэтажный дом. Американским летчикам удалось заснять на пленку необычайное зрелище. Мы потом увидели на экране, как двигался этот поток. Скорость была небольшой, пешеход мог бы вполне убежать. Но все, что попадалось на пути лавы, уничтожалось.
Ученые изучили состав горных пород везувианского потока, и оказалось, что лава отличается от той, которая изливалась из кратера Килауэа. Здесь было несколько больше кремнекислоты, по содержанию которой классифицируются все магматические горные породы. Везувианскую лаву назвали средней. Горные породы с еще большим количеством кремнекислоты назвали кислыми. Эти кислые породы, например липарит, также встречаются в зонах вулканической деятельности, но извержение вулканов, дающих такую лаву, носит опять-таки совершенно другой характер.
На Камчатке давно известен вулкан Безымянная сопка. Уже считалось, что он прекратил свою деятельность. Много десятилетий он не напоминал о себе. Но вот 30 марта 1956 года произошла грандиозная катастрофа. Внезапно, как рассказывает профессор Г. С. Горшков, из кратера взметнулись на высоту до 40 километров пепел и бомбы. Взрыв был потрясающей силы. На расстоянии 25-30 километров от Безымянной сопки были уничтожены все деревья, кустарники, растения. Все вокруг было разрушено, исковеркано, сожжено. Когда исследователи смогли подойти к кратеру, то они обнаружили там и застывшую лаву. Она содержала много кремнекислоты.
Где бы ни был исследователь - в окрестностях ли побережья Тихого океана, или в центральном участке Средиземного моря, в районе Центральной Африки или в зонах Центральной Америки - всюду, где есть вулканы, по типу их деятельности он может сказать, какие породы здесь формируются - основные, средние или кислые.
Предполагая, что в отдаленные геологические эпохи, отстоящие от нас на миллионы лет, геологические процессы протекали так же, как сейчас, геологи приходят к выводу, что там, где встречаются кислые породы вулканического происхождения, были вулканы типа Безымянной сопки. Там, где располагались базальты, происходили излияния типа извержений вулкана Килауэа. На местах, где встречаются средние породы, когда-то действовали вулканы, подобные Везувию. Ученые предполагают, что 300-400 миллионов лет тому назад на восточном склоне Урала располагались вулканы всех этих главных типов, потому что здесь встречаются и основные, и средние, и кислые горные породы. Такие вулканы были и на больших площадях территории Сибири и с ними (в особенности с зонами крупных взрывов) связывают образование алмазов.
В наши дни один из вулканов азиатской части Тихого океана окружен большим количеством выходов горячей подземной воды. Она выносит много разнообразных солей, в том числе железа, меди и других элементов. За год подземные воды выбрасывают столько меди, сколько ее имеется на крупном медном месторождении. Геологи и считают, что многие медные месторождения образовывались именно таким образом: соли меди из горячих растворов скапливались в горных породах, создавая те залежи медной руды, которые разрабатываются сейчас на восточном склоне Урала, в Казахстане и в других местах.
Но далеко не все трудности с объяснением происхождения медных месторождений можно расшифровать магматической теорией. Неясно, например, образование меди в месторождениях восточного склона Урала. Медь там добывают с давних времен, но теория ее образования до сих пор еще не разработана.
Примерно в двадцатых годах академик А. Н. Заварицкий высказал гипотезу, что соединения меди и сопутствующие им минералы внедрялись в виде особой сульфидной магмы в осадочные породы Урала. Застывая там, они образовывали тела определенной формы, чаще всего - линзообразные. Многие ученые стали придерживаться этой гипотезы. Однако вскоре выяснилось, что она никак не вяжется с фактами. Особенно противоречащими этой гипотезе оказались данные Сибайского медного месторождения, где в сульфидных породах нашли окаменевшие органические остатки. Какая уж тут магма!
Группа ученых высказала предположение, что главную роль в образовании медных месторождений сыграли горячие воды, которые изливаются в периферийных зонах магматических очагов, что уральские месторождения образовались примерно так, как сейчас в районе островных вулканов азиатской части Тихого океана, где происходит накопление или, вернее, излияние медесодержащих вод. Эта точка зрения также проверялась практикой. Длительное время она казалась правильной, а потом и ее опровергли факты.
В 1936 году академик А. Н. Заварицкий высказал новую гипотезу. Он предположил, что медь связана с древними вулканами. Так образовалось, например, месторождение Куромоно в Японии, описанное геологом Камеки Тимошита.
Но и эта гипотеза Заварицкого была отвергнута временем. Сейчас бытует много новых гипотетических представлений о происхождении уральской меди. Гипотезы проверяются, и всегда находится достаточное количество и опровергающих и подтверждающих их фактов.
Изучая горные образования, мы очень часто сталкиваемся с некогда существовавшими, но ныне застывшими вулканическими очагами. Те породы, которые их слагают, мы называем интрузивными, считая, что они внедрялись из мантии Земли ("интрудио" - "внедряю"), не достигая поверхности.
Для этих разнообразных интрузивных пород разработана такая же классификация, как и для вулканических. Среди них можно видеть основные, средние, кислые породы, а также ультраосновные и ультракислые - с малым и с очень большим содержанием кремнекислоты. С этими очагами застывшей магмы и связаны разнообразные рудные и нерудные полезные ископаемые: и железо, и медь, и золото, и платина, и многие виды нерудных ископаемых, таких, как асбест, слюда и драгоценные камни. Но, исследуя ныне застывшие очаги магмы, мы не считаем, что слагающие их интрузивные породы когда-то залегали под земной корой в мантии. Мы отчетливо видим, что они расположены в самой земной коре.
Связь разнообразнейших полезных ископаемых с очагами застывшей магмы и привела нас в свое время к тому, что мы, молодые геологи, решили глубже изучать эти закономерности и выявлять их во всех странах земного шара. И может быть, скептик-англичанин был прав?
Прошло двадцать пять лет, но и до сих пор не все законы образования полезных ископаемых нам достаточно ясны. Вот, например, месторождения хрома, или, точнее, минерала хромита, сложного окисла хрома, мы связываем с самым начальным этапом застывания магмы. Мы говорим, что в магматических очагах наиболее тяжелые металлы опускаются на дно, а легкие всплывают. Таким путем образуется первичное перераспределение вещества в магме. Хромиты и платина наиболее тяжелые вещества, и они опускаются на дно магматического очага, скапливаются там либо в виде мелких зерен, либо в виде более или менее крупных обособлений - скоплений. Процесс образования хромита проходит при высоких температурах, близких к полутора тысячам градусов. Все это вполне закономерно вытекает из магматической теории.
Но вот однажды геологи бурили скважину на Среднем Урале, и вдруг с глубины в 600 метров, из зоны, где расположены вкрапления платины и хромита, ударил мощный газовый фонтан. В составе газа оказалось большое количество водорода и метана, имеющего, как считают некоторые химики, органическое происхождение. И это в той зоне, которая была когда-то наиболее глубинной частью магматического очага, где были температуры, превышающие тысячу градусов!
Но, может быть, метан все-таки свойствен магматическим очагам? Ведь академик Вернадский еще в 1933 году высказывал мысль, что метан возникает и в зонах жизнедеятельности организмов и в ходе магматических процессов.
Очень многие закономерности в строении вулканических аппаратов и в ходе геологических процессов выявляются на специальных станциях, изучающих современные вулканы. Нужно быть сильным, мужественным и бесстрашным исследователем, чтобы заниматься этим сложным и опасным делом. Вот, например, двое работников Камчатской вулканологической станции - В. Ф. Попков и И. З. Иванов - получили задание измерить температуру лавового потока. Забросить термометр в лаву им не удалось, а задание выполнять надо. Они увидели среди раскаленной лавы огромную глыбу застывшей горной породы, плывущую на поверхности потока, как льдина по воде. Вулканологи вскочили на эту глыбу, продолбили ломом отверстие вглубь и опустили в него специальный термометр: он показал свыше 800 градусов. Соскочив с глыбы, исследователи возвратились на станцию и доложили о выполненном поручении!
Или вот другой случай, обычный, впрочем, в работе вулканологов. Одному из ученых, Генриху Штейнбергу - начальнику вулкано-физического отряда, было поручено провести исследование горных пород в самом кратере Авачинского вулкана на Камчатке и взять там образцы вулканических газов. Он опустился в кратер. Отложив в сторону рюкзак, стал он собирать образцы пород и брать пробу газа в специальные баллоны. Закончив работу, он заметил, что рюкзак, положенный на одну из глыб, прогорел. Штейнберг измерил температуру этой глыбы, оказалось, что она превышает 400 градусов!.. Вулканолог со своими сотрудниками пробыл в кратере Авачинского вулкана свыше двух с половиной часов. Они только тогда ушли, когда кислородные приборы стали пропускать вулканические газы.
Что же заставляет вулканологов забираться в самое пекло? Почему они, рискуя своей жизнью, так настойчиво добывают данные о температуре, давлении, составе газов и так далее?
Для того чтобы получить ответ на этот вопрос, заглянем в Москву, в район Душинской улицы. Там мы встретимся с чем-то похожим на вулканы. Да, да, в Москве, на Душинской улице, мы увидим расплавленную огненно-жидкую массу, но расплавленную искусственно, при температуре 1000-1200 градусов. Ученые-вулканологи подсказали, что лучше всего для этой цели взять основную породу - базальт. Здесь, на заводе каменного литья, научились расплавленный базальт выливать в формы и изготовлять из него трубы, плиты и многие другие предметы. Изделия из базальта кислотоупорны и жароупорны; на специальных заводах они заменяют металл. И конечно, все это практический результат научных работ вулканологов.
Другим практическим результатом является использование для промышленных целей вулканического тепла, "красного угля", как называют его энергетики. На горячих водяных парах, нагретых вблизи вулканических очагов, работают некоторые электростанции в Италии, в Новой Зеландии и в других районах планеты. В нашей стране тоже начали осваивать вулканическое тепло. Уже строится пробная станция на Камчатке, на очереди строительство многих новых других.
Но, конечно, закономерности, связанные с огненно-жидкими расплавами, больше всего интересуют вулканологов с точки зрения содержания и образования полезных ископаемых. Если вещество таинственной мантии Земли действительно является тем источником, из которого родились все полезные ископаемые, то вывод один: надо исследовать, надо добраться до него, чтобы слепо не идти на поводу молчаливой природы. И может быть, вулканы - это каналы, по которым вещество мантии вырывается на поверхность, пусть даже в измененном виде.
Изучая вулканы, мы получаем много бесспорных данных и об образовании магматических горных пород и о работе вулканических аппаратов.
Но как много нерешенных вопросов! Как много нужно трудиться, чтобы познать и глубину залегания очагов, питающих вулканы, и состав вещества мантии Земли, и связь углеводородов с магмой! А как рождается сама магма? Чтобы ответить на этот вопрос, пожалуй, надо сначала ознакомиться с историей великих разломов нашей планеты, потому что именно в местах таких разломов магма могла выходить на поверхность, оставляя свои следы.
Вулканологи говорят, что стоит измениться давлению - и на поверхность из зоны мантии, из-под земной коры начнет по разломам изливаться лава. Они утверждают, что вещество мантии, находящееся при высокой температуре, только потому является твердым, что там гигантское давление не позволяет ему превратиться в жидкость. Да, надо было поглубже заняться изучением разломов земной коры.
Как-то мне предложили примкнуть к группе туристов, совершающих поездку вокруг Африки. Я с радостью согласился. Ведь на пути я увижу зоны разломов, и первые из них уже встретятся на Босфоре и Дарданеллах.
Дальше на нашем пути - остатки таинственной страны Гондваны. Гонды - племя, а Вана - страна в Индии. Из сочетания этих двух слов сложилось название огромного материка, располагавшегося, по мнению ученых, на месте современной Индии, Австралии, Африки и Южной Америки. В него входили и обширные зоны, ныне покоящиеся на дне Индийского и Атлантического океанов. И тут я встречу следы тех разломов, которые многие десятки миллионов лет назад привели к гибели этого гигантского материка.
С нетерпением ждал я, когда наш теплоход "Феликс Дзержинский" войдет в Босфор. Геологи говорят, что миллион лет тому назад, в начале четвертичного периода, существовало замкнутое Черноморское озеро-море, типа современного Каспия, с богатой и разнообразной фауной, приспособленной к условиям жизни в опресненном бассейне. Днестр, Днепр, Дон, Дунай вливали в этот водоем такое количество пресной воды, что озеро имело резко пониженную соленость. Во время катастрофы часть земной поверхности опустилась, образовался пролив, и соленые воды Средиземного моря хлынули в Черное. Обитатели пресноводного озера не смогли приспособиться к резко изменившимся условиям и погибли. И до сих пор воды Черного моря заражены продуктами гнилостного распада - сероводородом. Зараженная зона прослеживается, начиная с глубины 200 метров от поверхности воды до дна моря. Жизнь в Черном море возможна только в поверхностной зоне. На глубине жизни почти нет.
И вот, наконец, Босфор с его роскошными виллами, со знаменитой крепостью, которая много десятилетий закрывала России выход из Черного моря в Средиземное. Бутафорской, игрушечной кажется эта крепость в наш век атомных и водородных бомб. Такой же бутафорией, как и многочисленные минареты и купола мечетей старинного Стамбула. Ярко контрастирует с ними деловая часть города, построенная на американский лад.
В пределах Босфора и в Дарданеллах я увидел ясно выраженные террасы на склонах пролива. Террасы, как известно, могли возникнуть только в том случае, если здесь протекала река. Ведь террасы - геологический след понижений или повышений уровня моря, отраженный на берегах впадающей в него реки. Никаких следов обрывов, которые должны были возникнуть на разломах, я не увидел.
Правда, когда я высказывал специалистам свои соображения, они сделали предположение, что хлынувшая при прорыве вода стерла все эти следы, оставив лишь террасы.
Дальше на нашем пути началось то, что называют экзотикой, и, конечно, геология забылась. Мы проплывали мимо берегов Трои. Где-то здесь археологи недавно нашли корабль времен Троянской войны. Вспоминались строчки из "Одиссеи" и "Илиады".
Затем мы остановились в Пирее - крупном портовом центре Средиземного моря, слившемся в настоящее время с Афинами. Мы сели в автобус, поехали в Афинский национальный музей и посетили Акрополь с его знаменитыми храмами, столь же знаменитой многовековой историей. На каждом шагу нас овевали легенды. До геологии ли тут было!
Забыта была геология и когда мы прибыли в Порт-Саид и отправились оттуда к знаменитым пирамидам и сфинксам в окрестности Мемфиса. Мы были рядом с этими великими памятниками прошлого, ощущали тысячелетия человеческой культуры. Даже сотни миллионов лет геологической истории Земли не казались здесь внушительными. Дальше началась новая зона разломов земной коры, происходивших много миллионов лет тому назад. Эту зону я и хотел посмотреть.
Некоторые ученые говорят, что примерно 60-100 миллионов лет тому назад в зонах современного Красного моря, в верховьях Нила и еще южнее образовались гигантские вздутия. Они оформлялись постепенно. Вначале здесь возникли своеобразные валы с центром поднятия более чем до одного километра, а потом произошли страшной силы землетрясения и зоны вздутий превратились в гигантские впадины. По разломам изливалась лава, образуя огромные поля вулканических пород.
В основном в Африке наметились две линии разломов: одну из них называют Эритрейской, а другую - Восточно-африканской. Эритрейская линия совпадает с зоной Красного моря. Восточно-африканская тянется от верховьев Нила к зонам озер Танганьика, Альберто, Киву, здесь линия сбросов несколько разветвляется, а потом в южных частях Африканского материка она снова собирается в единую линию. Чтобы попасть к ней, нужно было проехать Суэцкий канал, а затем выйти в Красное море.
Не знаю, то ли я был слишком скептически настроен, то ли на самом деле здесь нет очевидного подтверждения тому, что я читал в научных трудах, но только и Красное море и Аденский залив меня как-то разочаровали. Я не видел явных признаков той системы разломов, которые показаны на геологических картах.
В пути были остановки, интересные встречи, мы любовались необычной картиной - смешением вод двух океанов: Индийского и Атлантического. Их воды резко различны по окраске. Но ни геологов, ни вулканических горных пород я не встретил. Там, где мы могли бы видеть горные породы, мы отплывали далеко от берега, а где можно было встретить геологов, нам говорили, что они ушли в разведку.
И вот уже за кормой - мыс Доброй Надежды. На корабле меня попросили рассказать о мифической Атлантиде. Пришлось рассказывать о том, как очень-очень много лет тому назад возникла легенда о существовании, может быть, в Атлантике, а может быть, в других местах древнего материка - Атлантиды. Первым об этом почти за 400 лет до нашей эры рассказывал Платон. Он знал эту историю от своего прапрадеда, мудреца Солона, а тот, в свою очередь, от египетских жрецов. Царь атлантов будто бы решил поработить афинян. Но в решительной битве атланты потерпели поражение, а вскоре Атлантида со всеми жителями и городами опустилась на дно моря.
Какие только гипотезы не высказывались о том, где находится Атлантида! Ее помещали в Саргассово море, в Армению, в Швецию, на Кавказ, в устье Нила. Недавно, например, академик Д. В. Наливкин высказал предположение, что в мифе об Атлантиде отразились смутные сведения о Гренландии.
Некоторый свет на разгадку Атлантиды проливают исследования последних лет. Профессор Н. Ф. Жиров, заинтересовавшийся этой проблемой, обратил внимание на совпадение некоторых дат во многих легендах, сказаниях и даже календарях. Древние ассирийцы и вавилоняне начинают свое летосчисление с какого-то события, происшедшего одиннадцать с половиной тысяч лет тому назад. Примерно эту же цифру мы получили недавно с помощью атомных счетчиков времени, изучая время возникновения Гольфстрима. Оказывается, еще 12 тысяч лет назад его теплые воды на север не проникали. Лишь после какого-то события они прорвались на север и вызвали резкое потепление. Начали оттаивать ледники, появились болота. В одно из таких болот на Таймыре когда-то провалился мамонт. Его кости были подвергнуты изучению с помощью атомных счетчиков времени, и оказалось, что мамонт Таймыра погиб около 12 тысяч лет тому назад.
Группа американских ученых принялась за изучение грунта со дна Атлантического океана, и в ряде проб были обнаружены следы вулканического пепла, накопившегося на дне Атлантики тоже 12 тысяч лет тому назад.
Сопоставляя эти цифры, профессор Жиров и предполагает, что, по-видимому, все эти события были связаны с гибелью Атлантиды.
Возможно, материк, разбившись на части и погрузившись в океан, разрушил преграду, закрывшую доступ воды из Мексиканского залива и Карибского моря на север. Катастрофа сопровождалась вулканическим извержением, мощными излияниями лавы, поднявшимися по разломам на поверхность. Следы этого вулканического пепла и обнаружили американцы на дне Атлантического океана.
Еще один любопытный факт. Около 100 лет тому назад прокладывали кабель между Лондоном и Нью-Йорком. Во время работ кабель оборвался. Его подцепили и подняли на поверхность мощными кошками, то есть связанными в пучок якорями. В лапах якорей нашли кусок горной породы со дна Атлантики. Он оказался застывшей лавой. Но специалисты утверждают, что она застыла не на дне океана, а на поверхности суши. Еще, значит, один штрих, подтверждающий существование Атлантиды!
Наше путешествие подходило к концу. Вот и Гибралтар, а вот и Великая Этна, Стромболи... Мы побывали на развалинах Помпеи, Геркуланума и Стабии и стали снова подходить, минуя Эгейское море, Босфор, Мраморное море, к родным берегам.
Под влиянием наших разговоров и дорожных впечатлений у меня даже родилась мысль написать научно-фантастическую повесть или хотя бы очерк об истории Земли. Намечалась и сюжетная канва. На космическом корабле экспедиция геологов отправилась на Луну. Экспедиция снабжена совершенной аппаратурой, в том числе и машиной времени. Исследователям предстояло установить эту машину в одном из лунных кратеров, соединить ее с киноаппаратом и направить его окуляры на нашу Землю. Вот это будет кинофильм!
Я стал размышлять о том, как я покажу землянам столь давние события, и тут возник главный вопрос: что показывать? Мнение какого геолога, геофизика или иного исследователя целесообразней отобразить на кинопленке?
Земля по индийской космологии - учении о происхождении мира - в свое время делилась на семь континентов. Они расходились, подобно листьям лотоса, от горы Меру, общего центра всей вселенной. А потом материки отплыли от этого центра, и их разобщили семь океанов. Примерно такую же идею высказал в 1877 году наш русский любитель-астроном Евгений Васильевич Быханов. Он обратил внимание на удивительное совпадение очертаний американского и европейско-африканского побережий. Если мысленно сдвинуть эти побережья, то даже щелки между ними не окажется! И Быханов предположил, что единый когда-то материк раскололся на части и с тех пор они передвигаются.
Эту же мысль, но только 33 года спустя, повторил знаменитый геофизик Альфред Вегенер. В науке гипотеза о плавании материков была названа его именем. Вегенер предположил, что некогда единый материк Пангеа (Всеземля) был разломан на куски. Подобно лепесткам лотоса, они отчленились друг от друга и расплывались, разъединенные океанами, дав начало современным материкам.
Я предполагал, что экспедиция, которая полетит на Луну, заснимет и моменты разлома, и бурную вулканическую деятельность, и разъединение океанами материков.
Кинолюбители знают, что есть так называемая цейтраферная съемка. Ставят киноаппарат, допустим, около нераспустившегося цветка. Один кадр снимается через каждые, предположим, полчаса, а потом все эти снимки пропускают на экране с обычной скоростью. На глазах кинозрителя бутон быстро распускается в прекрасный цветок. Вот такую цейтраферную съемку я и предполагал осуществить в научно-фантастической повести с одного из лунных кратеров, чтобы показать, как расплывались материки.
И вот мы в кинотеатре. Медленно гаснут огни. Освещается экран. И перед нами одна за другой возникают картины первозданного хаоса Земли. Странными и непривычными кажутся очертания материков. Вся Земля - единый континент, окруженный Мировым океаном. Стремительным наплывом мчится навстречу зрителю планета. Это аппарат автоматически снимал крупным планом отдельные эпизоды из прошлого нашей Земли.
Вдоль побережья океана расстелился зеленый ковер из каких-то странно знакомых растений. Аппарат приближает нас к миру древовидных папоротников, хвощей, плаунов... У озера на поваленном дереве, поросшем мхом, сидит какое-то чудовище с крокодильей пастью. Голова чудовища покрыта панцирем. А рядом виднеются остатки огромного лягушкоподобного существа. Видно, здесь только что завершился один из эпизодов великой борьбы за существование. Над местом битвы парят легкокрылые гигантские стрекозы...
И форма головы крокодилообразного существа, и растительность, и весь облик этого мира - свидетельство весьма древних этапов эволюции. Присутствующие на просмотре палеонтологи единодушно заявили, что это фауна и флора верхнего карбона - той отдаленнейшей геологической эпохи, которая была триста - триста двадцать миллионов лет назад.
И снова стремительный темп движения. Перед нами вновь вся Земля. На мгновение задерживается ее вращение, и мы видим разламывание континента. Линии гигантских разломов очертили контуры Северной и Южной Америки, Африки, Антарктиды, Австралии... И впрямь, как лепестки лотоса в индийской сказке, расплылись материки. На наших глазах родились разделяющие их океаны: Атлантический и Индийский.
Триста с лишним миллионов лет длился этот процесс, а мы с помощью чудесной цейтраферной машины времени просмотрели все это за несколько часов.
А потом нам стали демонстрировать другой фильм: тоже историю Земли, но не по Вегенеру, а по Штаубу. Немецкий ученый считал, что вся история развития Земли слагается из постоянного перемещения материков Гондваны и северного - Лавразии, располагавшегося на месте современных Евразии и Северной Америки. Под влиянием центробежной силы Лавразия и Гондвана то сталкивались между собой, то разламывались, отплывая к полюсам. По Вегенеру, материки спокойно отплывали друг от друга в широтном направлении, а по Штаубу, они двигались по меридианам.
Но Вегенер и Штауб не были единственными авторами гипотез. Я насчитал свыше пятисот гипотез о происхождении складчатых горных цепей на Земле и представил себе бедного кинооператора, забравшегося в лунный кратер. Каково ему было бы менять кадры цейтраферной съемки и показывать нам пятьсот вариантов гибели Гондваны!
По современному представлению начало гибели Гондваны рисуется не так, как думали Вегенер или Штауб. Большую роль, по-видимому, играли вертикальные перемещения континентов. По линиям разломов отдельные участки Гондваны усиленно двигались то кверху, то книзу. Считают, что часть Гондваны опустилась в зоне современного Индийского океана, и острова в этом океане представляют лишь самые вершины тех высоких гор, которые были в этой части Гондваны. Может быть, и часть Тихого океана, так же как и примыкающая к Южной Америке и Африке область Атлантического, тоже является погруженным участком некогда единого Гондванского материка.
Какой же итог? Я охотился за разломами Гондваны и частично Лавразии и не увидел этих разломов. Правда, я не могу не доверять своим товарищам, геологам и геофизикам, но ведь самое обилие гипотез и разноречивых мнений ставит под сомнение и многие общепринятые истины. Что вулканическая деятельность приурочена к каким-то определенным линиям - это факт. Но ко всем ли? Все ли действительно хорошо продумано в теории магматистов? Факты, которыми они оперируют, может быть и бесспорны, а вот теоретических обобщений явно не хватает.
В старинных сказаниях индусов говорится о том, как бог Брама управлял миром. Бодрствуя, он творил, отдыхая - разрушал все то, что им было сотворено. И тогда возникали всемирные пожары, потопы и другие бедствия. Эпохи разрушения и созидания периодически сменяли друг друга.
Всем известны также воззрения древнегреческого философа Гераклита, жившего примерно за 500 лет до нашей эры. Он говорил, что мир переживает постоянные изменения, что эпохи разрушения сменяются периодами созидания: "Мир вечно есть и будет живым огнем, закономерно возгорающим и закономерно угасающим".
Само собой разумеется, что эти представления о периодических этапах разрушения и созидания были обоснованы наблюдениями. Ученые древности видели геологическую работу морского прибоя, замечали, как разрушаются горы, переживали крупные землетрясения, обвалы, лавины. Но отсюда было еще далеко до научного понимания закономерности жизни Земли.
Если бы мы продолжили ту фантастическую картину съемки поверхности Земли из кратера Луны, которую мы начали с помощью специальной машины времени, исследователи увидели бы, как отдельные участки нашей планеты то погружаются, то вздымаются. Причем эти погружения и вздымания имеют огромные амплитуды. К примеру, поднятие побережья Финского залива с первого взгляда кажется скромным - всего на высоту около метра в столетие. Но если учесть все эти движения за миллионы лет и с помощью кинокамеры проследить ритм повышения и понижения поверхности всех участков Земли, то зрелище было бы весьма впечатляющим. За пять-семь миллионов лет Кавказ достиг современной высоты более чем в пять с половиной километров над уровнем моря, а Гималаи, Памир и другие горные сооружения за это же время поднялись на еще большую высоту. А что такое семь миллионов лет для нашей планеты!
На других участках поверхность Земли опускается. Мы с нашей машиной времени даже не могли бы проследить судьбу этих опущенных участков. Пришлось бы применить для съемки какие-нибудь лучи, которые позволили бы просвечивать толщу воды. И тогда киносъемка показала бы, что многие участки поверхности Земли превратились в глубочайшие впадины мира, опустились на глубину 10-11 километров ниже поверхности Мирового океана и произошло это сравнительно недавно. Мы увидели бы, что поверхность дна океанов также ни минуты не находится в состоянии покоя.
Синхротрон, установленный в Женеве, может работать только в период полного покоя. На его работу влияют даже самые незначительные, казалось бы, изменения поверхности земной коры, которые возникают при приливах и отливах, происходящих на расстоянии сотен километров от этой установки. И оказывается, что, участвуя в этом движении Земли, женевский синхротрон может работать только около 30 часов в неделю: остальное время поверхность Швейцарии колеблется.
Установлено, что вся территория Москвы ежедневно то поднимается, то погружается примерно на полметра от какого-то среднего значения, причем эти поднятия и погружения возникают под влиянием ежедневных приливов и отливов, под влиянием силы тяготения Луны и Солнца.
Происходит еще много споров о тех силах, которыми вызываются эти движения земной коры, хотя мы очень хорошо знаем геологические следствия и устанавливаем их на каждом шагу при нашей геологической работе. Почему Голландия опускается, а Финляндия в это же время поднимается? Почему были подняты на огромную высоту Памир и Гималаи? Что лежит в основе процессов горообразования? На все эти вопросы науке еще надлежит дать ответ.
Геологами высказано большое количество разнообразных гипотез по этому вопросу. Одни говорят, что в основе таких движений лежит сжатие Земли. Другие утверждают, что причина в ее растяжении. Третьи приписывают большую роль во всех этих процессах мантии. Четвертые усматривают связь с космосом. Пятые намечают связь с движением Земли вокруг собственной оси и т. д.
Исследователь Е. А. Любимова, изучавшая тепловой режим Земли, утверждает, что в настоящее время происходит сжатие нашей планеты. По подсчетам Любимовой, в настоящее время сокращается вулканическая деятельность, которая 300-400 миллионов лет назад была значительно сильнее.
А вот В. В. Белоусов утверждает, что Земля испытывает растяжение за счет разогрева и расплавления ее базальтового слоя, а в связи с этим усиливается вулканическая деятельность. Ведь при расплавлении объем тела увеличивается, вследствие этого и происходят разломы поверхности Земли.
И. В. Кириллов и В. Б. Нейман тоже считают, что наша планета расширяется. Области океанов, с их точки зрения, представляются зонами растяжения. Кирилловым были построены любопытные модели Земли. Одна из таких моделей, отражающая зачаточную стадию развития нашей планеты, имеет контуры разломов, близкие по своим очертаниям к контурам каналов Марса.
Как же увязать эти диаметрально-противоположные точки зрения?
С еще большим количеством проблем и вопросов мы сталкиваемся, когда начинаем изучать историю происхождения и развития гор, историю всей Земли. Лет 30 тому назад существовало достаточно четкое представление об эпохах развития нашей планеты. Ганс Штилле, крупнейший немецкий ученый, сформулировал учение о ритмах развития Земли - о каменных ритмах. Каждый ритм, по Штилле, включал периоды накопления осадков, складчатости, горообразования и разрушения первозданных гор. Складчатость протекала бурно, революционно; периоды накопления осадков были относительно спокойными.
В эпохи складчатости и горообразования возникали мощные разломы Земли. Отдельные участки земной коры испытывали при этом резкие поднятия, приводившие к формированию горных кряжей.
Штилле насчитал в истории Земли не менее тридцати таких ритмов, названных каноном (правилом) Штилле. На одном из международных конгрессов геологам предложили придерживаться канона Штилле. А потом эти ритмы жизни Земли, все эпохи горообразования, которые наметил Штилле, подверглись резкой критике. Пожалуй, сам ученый способствовал тому, что его взгляды в конечном итоге стали опровергаться коллегами: ему не всегда точно удавалось отметить возраст горообразования. Дело в том, что при изучении эпохи горообразования можно легко совершить ошибку. Свои наблюдения геолог основывает на так называемых несогласиях в залегании горных пород. Эти несогласия обнаруживаются после того, как породы, слагающие горный кряж, разрушатся и на них будут отложены ненарушенные горизонтально лежащие слои.
Сколько времени нужно для того, чтобы разрушились Крым или Кавказ? Конечно, немало. Все зависит от того, будет ли при этом действовать только морской прибой, или реки тоже врежутся в глубь кряжа, или льды начнут сдирать его.
На реке Мзымте, вблизи Сочи, ученые обнаружили пещеру, в которой сохранились орудия каменного века. Рядом со входом в пещеру была река. А сейчас Мзымта врезалась в глубь страны, и пещера находится на высоте 110 метров от уровня воды в реке. Не менее 100 000 лет отделяет нас от древнего каменного века. Значит, в каждую тысячу лет река "снимала" слой в один метр!
Так сколько же потребуется лет для того, чтобы полностью уничтожить пяти-семикилометровый кряж? Скорость разрушения кряжа будет зависеть и от быстроты его вздымания, и от крепости пород, и от многих других факторов. Только по вопросу о длительности каменных ритмов долго бытовало несколько точек зрения, из них две генеральные, крайние. Одну назвали катастрофизмом (а точнее - неокатастрофизмом), другую - эволюционизмом (неоэволюционизмом).
Неокатастрофисты говорят о том, что складчатость в виде какого-то пароксизма охватывает как бы мгновенно весь земной шар, в связи с этим она и проявляется одновременно во многих участках поверхности земной коры. В свое время учение об этапах разрушения, катастрофически охватывающих весь земной шар, было осуждено наукой. Катастрофизм в его чистом виде приводил к представлению о неоднократных актах творения каким-то божеством всего того, что имеется на Земле, и о последующем уничтожении сотворенного прямо по индийской легенде или библии. Такая близость катастрофического воззрения к религиозному учению заставила многих ученых отказаться от теории мгновенных актов, мгновенных катастроф в истории Земли.
Вполне естественно, что сразу возникло представление о растянутости во времени явлений, происходящих на Земле. Так появился эволюционизм. В наши дни эволюционисты говорят, что процесс складкообразования происходит в течение многих миллионов лет. В свое время академик Н. С. Шатский уверял, что все складчатые цепи Кавказа формировались десятки миллионов лет. Ученый решительно отрицал единовременные "акты сотворения" горных цепей Земли.
Сейчас мы считаем ошибочными эти крайние точки зрения. Когда мы рассматриваем следствия геологических процессов и в том числе складкообразования, мы очень часто не можем оценить их длительность или кратковременность. И поныне ведь на наших глазах бывают резкие землетрясения, идут вулканические явления, но впоследствии, когда результаты этих явлений будут отражены только в каменных документах, исследователи так же будут спорить: катастрофически шли эти процессы или эволюционно.
Да и мы, оценивая их сейчас, скажем, что местами они действительно происходят в виде резких катастроф, подобно мощным землетрясениям, с интенсивной вулканической деятельностью. Но в масштабе всей планеты это лишь какие-то незначительные проявления, незначительные этапы, растянутые во времени, может быть на 100, 200, 300 тысяч лет. Что это - катастрофизм или эволюционизм?
Ни то и ни другое. Это пульсирующий, растянутый на небольшой отрезок времени процесс образования разломов, вулканов, складок горных пород, поднятий и опусканий Земли. Это что-то совершенно отличное от представлений и катастрофистов и неоэволюционистов.
Лишь в последнее время благодаря применению атомных счетчиков времени установили примерную длительность каменных ритмов. Оказалось, что за три миллиарда лет истории развития Земли было не более 20 крупных ритмов, по 100-200 миллионов лет каждый. Крупные ритмы включают, в свою очередь, десятки и сотни ритмов мелких порядков - по нескольку миллионов лет, а эти последние разделяются на еще более дробные ритмы.
Каменная летопись Земли еще только начала раскрывать свои тайны. Вот почему при изучении всех этих вопросов и возникло много разных гипотез.
Между тем споры ученых носят далеко не один лишь теоретический характер. С каменными ритмами связан процесс формирования многих полезных ископаемых, как рудных, так и нерудных. Каменные ритмы создают условия, при которых концентрируются в отдельных зонах те или иные полезные ископаемые. При обычном смятии горных пород возникают чередующиеся между собой вздутия и вдавленности в земных слоях. К вздутиям, как правило, приурочены скопления нефти. Нефть, газ и вода распределяются здесь по удельному весу: в пористом пласте газ занимает самую верхнюю часть, затем размещается нефть, которую снизу подпирает вода.
Где горообразование наметило впадины в земных пластах, там вследствие того же закона распределения жидкостей по удельному весу скапливается вода. Это так называемые артезианские воды. Стоит пробурить скважину в таком пласте, как из-под Земли вырвется фонтан. Во многих городах такие артезианские бассейны являются главными, а то и единственными источниками водоснабжения.
С каменными ритмами связаны и вулканизм, и разломы, и все полезные ископаемые, приуроченные к активным зонам Земли. Есть люди, посвятившие всю жизнь выяснению закономерных связей пульса и ритма Земли с разнообразными полезными ископаемыми, но мы видим, как много загадок на их пути.
Есть много незыблемого в геологии. Это те законы, которые лежат в основе науки. Очень много таких законов установлено в минералогии и кристаллографии, в учении об условиях образования горных пород.
Вот, например, великий русский ученый Евграф Степанович Федоров путем математического анализа установил, что существует ограниченное количество законов заполнения пространства минералами. Он математически доказал, что может быть только 230 законов кристаллографических сочетаний.
Федорову удалось дожить до триумфа своего математического анализа. При его жизни с помощью рентгеноскопического просвечивания минералов были подтверждены и экспериментально доказаны установленные им математические законы. Оказалось, что эти законы связаны с внутриатомной, внутримолекулярной решеткой, тем каркасом, который и определяет строение любого вещества минерального мира.
Но иногда ученые слишком нетерпеливы в установлении законов. Ведь закон подмечает что-то устойчивое, что-то незыблемое, всегда повторяющееся в природе. Если какое-либо явление не повторяется, противоречит правилу, то здесь иногда рано говорить об открытии закона. В связи с этим ученые разработали своеобразную иерархию. Есть такой термин - статистический закон, когда какая-то часть процессов закономерно повторяется, а какая-то часть нет. Если строгой закономерности нет, то говорят не о законе, а о теории или о принципе. Если оснований недостаточно для теории или научного принципа, тогда речь идет о гипотезе, причем она иногда стоит где-то в одном ряду с научной фантастикой, с более или менее обоснованным предположением.
В геологии эта иерархия закономерностей особенно проявила себя. Покажем ее на примерах.
К моменту XVII Международного конгресса геологов было установлено довольно много законов образования полезных ископаемых. Пожалуй, в это время наиболее популярным был так называемый закон американского ученого Эммонса, разработавшего представление о закономерностях залегания полезных ископаемых в зонах магматических очагов.
Проанализировав температуры кристаллизации того или иного вещества, Эммонс установил закон температурной зональности распределения магматических полезных ископаемых. Казалось совершенно ясным, что вблизи магматических очагов, где температуры достаточно высоки, должны выкристаллизовываться наиболее тугоплавкие минералы, а в периферических частях будут выпадать такие минералы, которые могут образоваться при небольших температурах.
Отсюда совершенно ясными становились принципиальные основы поисков полезных ископаемых. Нашел магматический очаг - ищи вблизи него олово, молибден, вольфрам - те элементы, минералы которых "любят" высокие температуры. Чем дальше будешь отходить от такого очага, тем верней - по законам температурной зональности - будешь встречать иной комплекс элементов. И где-то в верхней зоне окажутся минералы, содержащие литий и другие легкоплавкие вещества.
Закон температурной зональности Эммонса был с восторгом принят учеными. Казалось, что наконец-то он наведет порядок в методах поисков минералов. Но вот из разных стран стали поступать сигналы о том, что закон температурной зональности не всегда отвечает фактам. И даже наоборот, что чаще всего он неприменим.
Объяснить это несоответствие попытался советский ученый академик Сергей Сергеевич Смирнов. Он разработал так называемую пульсационную теорию, которая в известной мере отвечала представлениям немецкого ученого Г. Берга "о телескопировании" или как бы надвигании на один комплекс ранее отложенных минералов нового комплекса. Надо заметить, что не всегда эту теорию излагают правильно. В геологическом словаре о теории телескопирования минералов сказано: "Телескопированные месторождения - месторождения, в которых наблюдаются явления телескопирования". Эта тавтология мало кому что объяснит.
По существу, теория говорит о своеобразной пульсации магматического очага, который неоднократно возгорается и угасает, говоря словами Гераклита. Иногда такая пульсация будет энергичнее, иногда слабее. При слабой пульсации рядом с высокотемпературным вольфрамом или молибденом, отложившимся при предыдущей "вспышке", ляжет низкотемпературный литий или какой-либо другой из легкоплавких элементов. Наоборот, при сильных внедрениях магмы вольфрамовые и молибденовые минералы будут залегать очень далеко от центра магматического очага.
Теория телескопирования позволила с магматической точки зрения обосновать любое несоответствие с законом Эммонса. Но показать ясные и точные пути поисков полезных ископаемых она не могла.
Другой пример с теорией геосинклиналей, то есть с теорией зон складкообразования. Эта теория даже в течение нескольких десятилетий претерпела существенные изменения. Ее творцы - американские ученые Дена и Холл - считали, что в определенных участках океанов Земли происходят мощные накопления осадков. Иллюстрируя этот закон, французский ученый Э. Ог даже оставил нам рисунок, на котором видно, как с краевых зон в вогнутую середину океана сваливается большое количество обломков. Постепенно этот своеобразный ковш заполняется все больше и больше. Позднее слои сминаются в складки, происходят разломы, изливается магма, идет вулканическая деятельность.
Я помню, в 1932 году наш советский ученый академик Дмитрий Васильевич Наливкин, выступая против взглядов Дена, Холла и Ога, сказал: что нарисовано в учебнике профессора Ога? В качестве примера Ог взял Атлантический океан и нарисовал его в искаженных масштабах. Вертикальный масштаб он взял чересчур большим, а горизонтальный очень мелким, получился какой-то котел, в который с бортов сваливаются осадки. Мы сейчас за такое изображение ставим студентам двойки. Пусть не забывают, что горизонтальный и вертикальный масштабы должны быть сопряжены друг с другом. А профессор Ог положил это несоответствие в основу своей теории!.. Если мы нарисуем Атлантический океан в истинном, не искаженном масштабе, если мы примем его максимальную глубину равной одному сантиметру, то в этом масштабе весь океан представляется шириною по меньшей мере в 250 метров. Если при этом учесть выпуклость Земли, то его дно будет не вогнутым, а выпуклым и в центр океана осадки с бортов никак не попадут. Океанографические экспедиции подтвердили, что в зонах больших погружений океана очень мало обломочного, осадочного материала. Он там почти не накапливается...
Значит, теория геосинклиналей научно несостоятельна?
Дмитрий Васильевич далее сообщил, что мощные накопления осадков наблюдаются. Но где? Главным образом в зонах побережья, в зонах архипелагов. После этой критики господствующим стало представление о том, что современные геосинклинали располагаются либо в зоне океанического побережья, либо в зоне архипелагов. Типичными современными геосинклиналями сейчас, например, считают Индонезию, Центральную Америку, отдельные участки Средиземноморья, в частности Эгейское море.
Но и здесь стало закрадываться сомнение. Мне вспоминается, как мы целые сутки плыли в районе Эгейского архипелага и нигде не видели суши на горизонте, перед нами было безбрежное море.
Когда смотришь на карту Эгейского моря, то действительно видишь архипелаг. На самом же деле острова расположены очень редко, на больших расстояниях друг от друга, и мощных разрушений побережья, мощных накоплений осадков здесь, как правило, нет, хотя на отдельных участках прибрежных зон Мирового океана, например в устьях Ганга и Миссисипи, накапливаются сейчас мощные толщи осадков.
После появились другие факты. Увидели мы, что мощные накопления происходят в зонах предгорья, поэтому стали выделять предгорные геосинклинали. Затем вследствие нечетких представлений о том, что такое геосинклиналь, появилось очень много разных трактовок этого термина, возникли новые и производные термины. Например, "эвгеосинклинали", "миогеосинклинали" и многие другие. Некоторые уже поговаривали о кризисе теории геосинклиналей. Например, профессор В. И. Попов выступил в 1956 году с критикой этой теории. В своей статье "О некоторых идеях геологии" он сказал, что этот термин уже сейчас изжил себя, что надо находить какие-то новые формы для объяснения наблюдаемых явлений. Словом, теория геосинклиналей хотя и принята в настоящее время большинством ученых, но каждая группа исследователей применяет ее со своими оговорками.
Вот и получается, что накопилось много фактов, говорящих о том, что есть и были в прошлом на Земле участки с большим количеством осадочных пород, в которых шли магматические процессы, а затем развивалось горообразование. Много фактов, а сама теория недостаточно разработана. Здесь так же, как и в теории каменных ритмов, где мы знаем о следствиях процесса, но не изучили причины его.
Одно время был весьма распространенным и принятым многими учеными принцип актуализма (униформизма, или аналогий). Но именно тогда, когда способ аналогий возвели в принцип и попытались распространить его на все явления природы, выявилась его ограниченность. Специально по этому вопросу в 1951 году была созвана Всесоюзная конференция, на которой геологи пришли к выводу, что методом актуализма можно пользоваться лишь ограниченно, что нельзя возводить его в принцип. Приведем несколько примеров, подтверждающих правильность вывода...
Мы знаем, что в прошлые геологические эпохи, в частности в так называемый девонский период, формировалось очень большое количество яшм удивительной красоты. Эти горные породы в большом количестве встречаются на Урале. Лучшее из мировых месторождений яшм находится на окраине города Орска. Там найдено свыше 200 сортов этого камня, в том числе пейзажные яшмы. Но ответа на вопрос о их происхождении метод актуализма дать не может, потому что в настоящее время яшмы не образуются.
Другой пример: в свое время Ломоносов по найденным в Сибири костям мамонта сделал вывод о том, что в прошлом там был жаркий климат. Он рассуждал по аналогии, применяя метод актуализма. Современные слоны населяют экваториальные или близкие к экватору зоны. Ломоносов не мог представить себе, что слоны могли жить в зоне холодного климата. Он просто еще не знал о разнице между слонами и мамонтами.
Не случайно поэтому, что в наши дни появились ярые противники актуализма. Немецкий ученый К. Бюлов отстаивает сейчас идею анактуализма, полностью отрицая актуализм. Он говорит, что современный период развития Земли - исключительный в ее истории, что в наше время происходят такие процессы, которых никогда не было в прошлом. И Бюлов призывает полностью отказаться от метода актуализма в геологии, считая выводы, основанные на нем, ошибочными.
Истина, как часто бывает, находится опять-таки где-то посередине между двумя крайними точками зрения. Здесь вступают в силу статистические закономерности, которые сводятся только к большему или меньшему количеству случаев, когда мы можем применить метод актуализма.
Можно привести еще и другие примеры недоработанности теории. Сейчас геологи широко пользуются изучением абсолютного возраста пород с помощью анализа явлений распада радиоактивных элементов. Наиболее принятым является так называемый калий-аргоновый метод. Известно, что с течением времени калий-40 переходит в аргон-40. Период полураспада длится весьма долго - миллиард триста миллионов лет. Точные подсчеты количества калия-40 и продукта его распада аргона позволяют рассчитать, сколько лет тому назад родилась вмещающая порода.
Казалось бы, все ясно, геологи наконец-то стали на путь точных количественных расчетов. Но все дело в том, что метод основан на представлении о неизменности периода полураспада радиоактивных элементов. А так ли это? В 1956 году один из ученых - И. С. Боганик - выступил с утверждением, что это представление противоречит законам диалектического материализма.
Завязалась дискуссия и на страницах печати. И такие крупные геохимики нашей эпохи, как И. Е. Старик, И. М. Франк и другие, вынуждены были признать правильность высказываний Боганика. Но в то же время, если встать на эту точку зрения, то вообще никакие расчеты абсолютного возраста станут невозможными. И геохимики предложили геологам пользоваться радиоактивными методами определения абсолютного возраста, имея в виду, что, когда накопится большое количество фактов, можно будет внести необходимые уточнения и в самую теорию.
Неопределенность часто заставляет геологов высказывать смелые гипотезы, где они пытаются объяснить наблюдаемые факты. Очень часто эти гипотезы на грани научной фантастики. Например, всем известна дискуссия о том, что произошло в 1908 году в Тунгусской тайге. До сих пор, несмотря на то, что после этого события прошло свыше пятидесяти лет, ученые спорят, упал ли там метеорит или произошел ядерный взрыв. Земля ли столкнулась с ядром кометы или летевшее тело так сильно наэлектризовалось, что в результате получился не простой взрыв, а мощный электрический разряд.
Кто-то даже предположил, что в атмосферу Земли проникло тело, состоящее из антивещества (антипротонов, антинейтронов и позитронов).
Писатель А. Казанцев много лет настаивал на том, что в Тунгусскую тайгу в 1908 году упал космический корабль с Марса или с Венеры. Фантастика? Но и другие гипотезы, которые высказаны по этому вопросу, часто имеют не большую степень вероятности. Ничем, например, не подкреплена метеоритная гипотеза. Не все факты укладываются в рамки других гипотез. Спорят между собой геологи, геохимики, метеоритчики, астрономы, физики. В спор включились писатели, учащиеся, студенты и преподаватели многих вузов. Были организованы многочисленные экспедиции в район Тунгусской катастрофы. Иногда летом там собираются десятки людей, причем большая часть из них энтузиасты. Они едут в Тунгусскую тайгу в отпуск на свои средства, чтобы как-то помочь решить этот важный вопрос.
Геология, по-видимому, стоит на пороге крупных преобразований. Огромное количество фактов требует разработки принципиально новых теорий. Не случайно поэтому в 1963 году советские ученые В. Белоусов и М. Садовский высказались о выделении новой науки - геономии, которая объединила бы в себе материалы и методы исследований геологии, геофизики и геохимии.
Недостатки геологических наук, говорили эти ученые, должны быть исправлены математическими методами, лежащими в основе геофизики и геохимии. Многочисленные гипотезы, статистические закономерности, принципы и методы найдут тогда математическое обоснование.
Большинство ученых сочувственно встретило предложение Белоусова и Садовского, отчетливо понимая, что сейчас геологи и геофизики, по сути, перестали понимать друг друга. Гипотезы, которые сейчас приняты в геологии, очень часто вызывают улыбку у тех, кто в совершенстве владеет математическим аппаратом. Обобщения опыта математиков, геологов, геофизиков и геохимиков должны лежать в основе новой науки. Может быть, после этого будут созданы условия для расшифровки тех загадок, которые в настоящее время иногда носят название "законов" в геологии.
В начале 1962 года весь мир облетело известие о том, что на реке Лене, у деревни Марково, забил фонтан кембрийской нефти. Кембрийская нефть, возникшая более полумиллиарда лет тому назад, здесь отличалась целым рядом замечательных особенностей. Прежде всего она была светлой, или белой, как говорят нефтяники. В основном она состояла из бензина и керосина с небольшой примесью легких масел. Такая нефть по качеству всегда считалась лучшей в мире. Но поражало даже не качество. Было совершенно удивительно, что нефть находится в отложениях той эпохи, когда на Земле была еще слабо развита жизнь.
Правда, и раньше знали, что нефть встречается в кембрийских и даже докембрийских образованиях на многих участках земного шара. Известно свыше 30 месторождений и более 200 точек, в которых была обнаружена кембрийская нефть либо в изверженных породах, либо в очень сильно измененных древних толщах.
Одно из таких месторождений было открыто в Марокко. Нефть здесь обнаружилась в кембрийских и докембрийских сланцах и гранитах. В Америке также встречается нефть в кембрийских и докембрийских осадках. Она известна и в центральных штатах Канады и в США - в Западном Техасе, в юго-восточной части штата Нью-Мексико.
Еще более потрясающими были наблюдения за деятельностью вулканов - Этны в Сицилии и Кракатао в Индонезии. Нефть была обнаружена в продуктах извержений этих вулканов. Следы нефти были и в продуктах вулкана Толима в Центральных Андах, в вулкане Эгмонт в Новой Зеландии и во многих других.
Что же тогда удивительного в том, что у деревни Марково тоже была найдена кембрийская нефть? Дело в том, что все эти факты никак не укладываются в господствующую органическую теорию происхождения нефти. Какие уж там живые организмы могут быть в вулканах!
Правда, надо сказать, что гипотез об образовании нефти очень много. Часть нефтяников считает, что нефть произошла за счет разложения отмерших живых организмов. У науки были даже экспериментальные данные. Один японский химик, перерабатывая рыб (делал он это в особых котлах, без доступа воздуха), получил продукты, очень сходные с нефтью. Сторонники этой теории утверждают, что и часть нефти района Каспия могла образоваться несколько миллионов лет назад после катастрофического прорыва воды Средиземного моря в Черное. Каспийское и Черное моря тогда сливались в один бассейн. И сейчас, говорят нефтяники, происходит этот процесс переработки некогда отмерших организмов в нефть.
Но противников теории происхождения нефти за счет отмерших животных организмов много. Неясен с их точки зрения вопрос о захоронении отмерших организмов. В морских глубинах живет большое количество животных, которые питаются трупами организмов, и вряд ли на дне моря могло накопиться достаточное количество органических остатков, чтобы потом в изменившихся условиях, без доступа воздуха они начали перерабатываться в нефтепродукты.
Другая группа гипотез - за происхождение нефти из накопления растений и на суше и в море. И здесь не без экспериментальных данных. Все мы помним, что в годы Отечественной войны немцы применяли эрзац-нефть, полученную из низкосортных каменных и бурых углей воздействием на них пара и температуры до 400 °C. В таких случаях получались нефтепродукты, настолько сходные с нефтью, что из них можно было получать бензин, керосин, масла.
Но и эта гипотеза встречает серьезные возражения. Если б она была справедлива, то в зоне каждого угольного месторождения можно было бы встретить нефть. В отдельных районах мира такие участки действительно обнаружены. Но, как правило, нефть и уголь разобщены.
Третья группа ученых выдвигает гипотезу смешанного происхождения нефти - и из животных организмов и из растительных остатков, но прежде всего за счет микроорганизмов. Сторонником этой гипотезы был академик И. М. Губкин. И он для подтверждения своих взглядов приводил убедительные экспериментальные данные. Академик Н. Д. Зелинский, перегоняя балхашский гнилостный ил, возникший из отмерших микроорганизмов, получил из него нефтепродукты. И Губкин говорил, что очень много микроорганизмов и растительных остатков накапливается в областях, близких к устьям крупных рек, в морских зонах. Река приносит сюда большое количество разнообразных солей, являющихся пищей для многочисленных микроорганизмов. Отмирая, они падают на дно, покрываются илом. Если такой ил окажется в зонах больших температур, то возникнут условия, близкие к тем, которые были при опыте Зелинского в его лаборатории. И органическое вещество даст нефть.
Возраст нефти - дискуссионный. В какой-то мере эта дискуссия способствовала уяснению и самого происхождения нефти. Сторонники теории образования нефти из органических осадков утверждают, что если имеется полное соответствие возраста нефти возрасту вмещающих пород, то это свидетельствует об ее органическом происхождении. Одному из геологов - нефтянику В. П. Савченко удалось найти способ определения возраста нефти по изучению в ней гелия, возникшего при радиоактивном распаде. Ученый доказал, что в большинстве случаев возраст нефти действительно соответствует возрасту вмещающих ее пород.
Интересными были исследования и некоторых геохимиков. Они обнаружили капли нефти в дельтовом иле в устье реки Миссисипи. С помощью атомных счетчиков времени был определен возраст этой нефти, и оказалось, что ей всего 14 тысяч лет... Отсюда был сделан вывод о том, что нефть рождалась и рождается за счет микроорганизмов во все геологические эпохи. Следует заметить, что гипотеза академика Губкина одно время была общепринятой не только в нашей стране, но и в других странах земного шара.
А вот геолог Н. Ф. Балуховский обнаружил в Днепровско-Донецкой впадине, в Павлоградско-Патрикеевском районе, гальки асфальтитов - выветрелой нефти. Они довольно часто встречаются в древних каменноугольных отложениях на обширной площади более 206 километров в длину и 20-25 километров в ширину. Эти гальки залегают под относительно молодыми, так называемыми триасовыми отложениями. Значит, не всегда возраст нефти или нефтепродуктов равен возрасту вмещающих пород. Здесь нефть образовалась раньше пород, в которых она залегает. Гипотеза Губкина в данном случае неприменима.
Иногда геологи строят свои гипотезы на высказываниях особенно авторитетных ученых. Так было, когда столкнулись две точки зрения - Губкина и Менделеева. В подкрепление гипотезы Губкина его сторонники приводят мнение Ломоносова, который считал, что нефть и каменный уголь, несомненно, произошли из органической массы. Таким образом, двое против одного. Но ведь Ломоносов жил двести лет назад, на заре геологии и химии, когда о нефти было известно еще очень и очень мало!
Открытие марковской нефти в отложениях, где вообще небольшое количество следов жизни, вновь поставило под сомнение ставшую уже привычной гипотезу Губкина. За счет чего же здесь произошла нефть?
Прочитав в газете известие о кембрийской нефти, я невольно вспомнил разговор с академиком Губкиным на XVII Международном геологическом конгрессе. Губкин тогда резко возражал против теории, неорганического происхождения нефти, которую еще в 1877 году разработал Дмитрий Иванович Менделеев. Великий химик говорил, что глубоко под поверхностью Земли, в зонах огромных температур, мы встречаемся с удивительным сочетанием некоторых металлов и воды. В металлах есть некоторое количество примеси углерода, так же как, например, в углеродистых чугунах. Если на такой углеродистый металл воздействовать при высоких температурах водой, та она отнимет от металла углерод, который жадно соединится с водородом. Получится ряд углеводородов. А нефть и есть не что иное, как смесь различных углеводородов.
Если следовать гипотезе Менделеева, то нужно за нефтью идти в самые глубины Земли. Но ведь там, под земной корой, находится вещество, которое магматистам представляется какой-то субстанцией, имеющей огромную температуру и находящейся под большим давлением. В таких условиях жидкая нефть существовать не может. И тогда сторонники гипотезы Менделеева вспомнили то, что в свое время говорил академик Отто Юльевич Шмидт. Он решительно отверг гипотезу Канта и Лапласа об огненно-жидком первоначальном состоянии Земли. Шмидт утверждал, что Земля, так же как и все планеты, возникла за счет скоплений холодных частиц. Слипаясь, такие частицы образовали планеты солнечной системы, но этот процесс мог идти только в условиях очень низких температур - не выше минус 270-272 градусов. По Шмидту, Земля вначале была холодной и лишь под влиянием радиоактивного распада постепенно, в течение миллионов и миллиардов лет, разогревалась. В этих условиях нефть могла образоваться "по Менделееву". И возможно, что в Марковской скважине мы нашли подтверждения гипотезам Менделеева - Шмидта.
Любопытны в этом отношении данные астрономов. Они изучили спектры планет и установили обилие углеводородов на Юпитере, Сатурне и других больших планетах. Недавно на Луне было обнаружено свечение горных пород, возникающее под влиянием ультрафиолетового облучения. Такое свечение может возникнуть при наличии либо редких элементов, либо нефтяных битумов. Еще более интересные данные исследований метеоритов, в которых также оказалось много углеводородов. Один из русских ученых, В. Д. Соколов, в свое время говорил, что нефть - это порождение космоса. Последователь Соколова профессор Н. А. Кудрявцев на основе высказываний и взглядов Соколова предположил, что нефть рождается вблизи магматических очагов (вот она - нефть в вулканических извержениях!).
И невольно у меня возникла мысль: а может быть, Соколов или Кудрявцев были с нами на XVII Международном геологическом конгрессе и кто-то из них бросил Губкину реплику против его гипотезы?
Посмотрев список членов конгресса, я нашел пять Соколовых и одного Кудрявцева. Но потом меня постигло разочарование. Соколов высказывал свою гипотезу еще в 1892 году и вряд ли мог быть среди нас, молодых геологов, обсуждавших этот вопрос на конгрессе в 1937 году. А Кудрявцев, пожалуй, мог. А тот ли это Кудрявцев и был ли он с нами - мне не удалось выяснить.
Но как бы там ни было, гипотеза неорганического происхождения нефти открывает сейчас перед нами новые горизонты. Может быть, в недрах нашей планеты существуют какие-то резервуары, сообщенные своеобразными каналами с поверхностными зонами. Может быть, этими каналами - черными артериями глубин - и являются те разломы, которые располагаются в зоне Гондваны и во многих других пунктах нашей планеты? Ведь, оказывается, именно по линии разломов близ Красного моря, в районе Суэцкого канала, располагаются в ОАР месторождения Хургадо, Рас-Гариб, Белаим и другие. Можно упомянуть ряд месторождений нефти в пределах реки Рейн, а также в области разломов Байя в Южной Америке.
Выходит, если нефть - порождение глубин, то надо, значит, бурить как можно глубже. Может быть, на большой глубине мы встретимся с твердой нефтью, находящейся под сильным давлением? Может, на глубине мы встретим такие невероятные запасы и скопления нефти, которые нам и не снились. Действительно, надо пересмотреть гипотезу И. М. Губкина: все ли в ней правильно?
О разрушительной геологической работе морского прибоя сказано очень много. Привлекает эта тема и поэтов.
Вот как описывал Ф. И. Тютчев непрестанную работу моря:
Волн неистовых прибоем
Беспрерывно вал морской
С ревом, свистом, визгом, воем
Бьет в утес береговой.
Каждому понятно, что результатом такой работы будет разрушение берега. Гигантские морские волны сотрясают земной шар. Сила удара волн такова, что, когда в Бискайском заливе идет шторм, его отмечает сейсмическая станция в Москве. Даже рядовая волна высотой около шести метров, длиной 80-100 метров развивает удар в 250 лошадиных сил. Можно приводить много других примеров, но все они говорят о том, что действительно под воздействием волн рушатся крепчайшие горные породы; не выдерживая схватки с морем, они дробятся, превращаясь в песок, глину и ил. Песок, подхваченный уходящими волнами, уносится ими в глубь моря и там оседает на дно.
Но работа волн - не единственное средство образования морских осадков. Несколько лет назад географ академик И. П. Герасимов в своих путевых записках о поездке на один из конгрессов в Южную Америку писал о том, как он пролетал над Сахарой. Дальше, сообщал И. П. Герасимов, он должен был пересечь Атлантический океан и спокойно приземлиться в Буэнос-Айресе. Наверху, на высоте в девять тысяч метров от поверхности земли, сияло солнце. За бортом температура достигала минус 35 градусов, а внизу бушевал самум. Клубы пыли и песка, захваченные вихрем, поднимались до высоты в пять тысяч метров и неслись с гигантской, ураганной скоростью. Эти тучи песка и пыли были вынесены далеко за пределы Сахары, и было видно, как постепенно они оседали в Атлантическом океане.
Много ила и песка несут реки, тающие ледники, в особенности айсберги. Да, наконец, просто кристаллизация солей и их выпадение постоянно пополняют осадки на дне океана.
В XVIII-XIX столетиях еще мало знали об океанах, о том, что делается на их дне. Вполне естественно, что в те годы возникло своеобразное направление в геологии, получившее название нептунизма - в честь бога морей Нептуна. Один из крупнейших нептунистов XVIII столетия, немецкий ученый Готлиб Вернер, начал так называемую дискуссию о базальтах, которая с переменным успехом продолжалась много десятилетий.
Идея Готлиба Вернера была простой. Он не согласился с исследователями Ардуино и Доломье, которые утверждали, что базальты, или основные горные породы, - остывшая лава вулканов. В своих блестящих лекциях Вернер доказывал, что базальты ничего общего не имеют с вулканами, что они родились в результате кристаллизации осадков на дне моря.
То ли доводы Вернера тогда казались настолько убедительными, что он увлек за собой большинство ученых, то ли действительно человечество еще не обладало нужными знаниями по этому вопросу, но взгляды Вернера существовали 35 лет. Даже после того, как в науке окончательно утвердились идеи вулканистов, отдельные энтузиасты продолжали защищать гипотезу Вернера. Среди защитников был и такой, которому мог бы позавидовать любой геолог. Великий Иоганн Вольфганг Гёте до последних дней своей жизни защищал точку зрения нептунистов. В своих "Ксениях" в 1796 году Гёте писал: "Бедные скалы, бедные. Вам надо огню подчиняться, хотя никто не видел, как вас породил огонь". И не кто другой, а Гёте заявил: "Пусть знает потомство, что в нашем веке жил хоть один человек, который видел насквозь всю нелепость плутонистов".
Вероятно, нет надобности рассказывать историю борьбы нептунистов и плутонистов (вулканистов). После того как было доказано огненное происхождение основных пород - базальтов, казалось, что нептунисты действительно потерпели поражение. И действительно, в течение почти всего XIX века о них ничего не было слышно. Однако уже в конце прошлого столетия, а в особенности в нашем веке, идеи нептунистов вновь возродились, но уже на иной основе. К этому времени ученым стали известны законы накопления осадков на морском дне. Океанографические экспедиции выяснили, какой тип осадков накапливается в различных участках океанического дна. Оказалось, что на большой глубине откладываются очень тонкие илы, в прибрежных зонах или вблизи береговой линии идет процесс накопления грубообломочного или обломочного материала. В зонах, близких к экватору, и вообще в теплых морях на глубине накапливается карбонатный ил, содержащий значительное количество извести. В заливах и лагунах концентрируются соли.
Не случайно поэтому в одном из научных американских журналов однажды появилась сатирическая картинка. На ней был нарисован академик, окончательно запутавшийся между Нептуном, Вулканом и Плутоном. Не зная, какому богу поклоняться, он "без руля и без ветрил" плывет в океане магмы.
Идеи нептунистов возродились после того, как геологи стали изучать процессы изменения горных пород, происшедшие уже после их образования. На самом деле, что делается с породой, если она прогревается до очень высоких температур? Что происходит, если она подвергается давлению, если ее пронизывают водяные пары, несущие с собой какие-либо соединения, какие-либо соли?
На всех большое впечатление производят образцы, которые демонстрируются в геологическом музее Свердловского горного института. Вот некоторые из них. При отпалке породы на Высокогорском железном руднике около Нижнего Тагила отлетел кусок магнетитовой железной руды. Когда стали его рассматривать, то увидели в нем отпечатки морского моллюска, так называемой гастроподы - улитки. До этой находки считали, что железные руды Высокой порождены магматическими процессами. Но как в магме мог существовать моллюск? Значит, тут что-то не так.
Или вот еще один случай. В глубоком карьере Сибайского медного рудника на Южном Урале нашли в медной руде кораллы, раковины других морских моллюсков, похожих на обычных речных двухстворок - пелеципод.
Моллюски и кораллы в медной руде? Но ведь нельзя даже представить, что медная руда прямо выпадала из осадков и раковины моллюсков состояли из медной руды!
В керченской железной руде очень часто находят кости тюленей, которые нашли себе могилу на дне моря, среди железных руд. Но эти кости состоят не из обычных кальциевых и фосфорных соединений, а из того же вещества, из которого сложены керченские железные руды. Так неужели в прошлом в Черном море плавали тюлени с железными костями?
Так сама природа постепенно начала раскрывать свои тайны. Она рассказала нам, что камни живут удивительной жизнью, полной таинственных превращений. За время своего существования они переживают сложную и увлекательную историю.
Вот, например, история морского ила. Он после своего накопления не остается таким, каким был. Обезвоживаясь, ил превращается в известняк. Подвергаясь перегреву вблизи магматических очагов, известняк перекристаллизовывается и становится мрамором. В Москве, Ленинграде, Киеве в подземных дворцах метрополитенов можно видеть великолепные по красоте мраморы, а в них - остатки организмов, которые жили в то время, когда этот мрамор был еще илом.
А иногда вблизи отдельных магматических очагов известняки создают неповторимые по красоте минералы и горные породы. Вот, например, в Забайкалье когда-то родился лазурит, очень сложный по составу минерал интенсивно-синего, ультрамаринового цвета. Условия его образования сходны с тем, что переживал мрамор, но только здесь магматический очаг, который находился в контакте с известняком, обладал несколько иным химическим составом, и пары, проникавшие в мрамор, создали эту неповторимую по красоте густо-синюю краску.
В других условиях жизнь камня приводит к образованию иных минералов. Если мы поднимемся из большой глубины к поверхностным зонам, туда, где в подземную воду попадает кислород, то мы увидим, что там, в особенности над медными месторождениями, происходит окисление меди, обогащение ее не только кислородом, но и углеродом. И это соединение углекислоты с медью создает красивый камень - малахит. Порции растворов то большой концентрации, то слабой создают те волшебные узоры, которыми мы восхищаемся на полированных пластинках малахита.
Можно рассказывать тысячи увлекательнейших историй о том, как в разных термодинамических условиях возникают различные горные породы и минералы. Но мы пока ограничимся простым глинистым песком, который покажем в условиях эксперимента. Если взять порошок полевого шпата, из которого состоит значительное количество аркозового песка, и подвергнуть его давлению в пять тысяч атмосфер, то, казалось бы, при этом он должен еще больше раздробиться. Но нет, в нем вырастают мелкие кристаллы альбита (полевого шпата). Если же давление увеличить до 10 тысяч атмосфер, то эти кристаллы опять-таки не раздробляются, а увеличиваются в своих размерах, становятся еще более крупными. Представим себе, что на какой-то глубине, в зоне давления, среди зерен кварца, залегающего вместе с глинистым песком, начинают расти кристаллы полевого шпата. Здесь же может оказаться и примесь листочков слюды. В этих условиях возникает массивная горная порода, состоящая из кварца, полевого шпата и слюды. А мы знаем, что из таких минералов состоят обычные граниты.
Говорят, что гранит - это кислая порода, которая находится в магматическом очаге, питающем вулкан необычайной взрывчатой силы типа Безымянной сопки на Камчатке. Но, оказывается, такую же кислую горную породу мы можем изготовить без расплавления, только подвергнув давлению глинистый песок.
И вот современные нептунисты утверждают, что магма и вулканическая деятельность - это лишь небольшие эпизоды в жизни Земли, что большая часть горных пород произошла за счет изменения (метаморфизма) или перерождения камня.
Большое значение неонептунисты-трансформисты придают проникновению воды и водяных паров через горные породы. Такая вода растворяет отдельные минералы и выносит их из места первичного обитания, а следующая порция пара и воды привносит другие соли.
Вот, например, моллюски из района горы Высокой и Сибая имели раковины, состоящие раньше из кальцита. Но затем химические соединения, из которых состоял минерал раковины, были растворены и вынесены, а на их место были привнесены в одном случае железная руда, а в другом - медная, полностью заместившие все первоначальные вещества тел моллюска. Этот процесс шел настолько ювелирно, что сохранились мельчайшие скульптурные детали, украшавшие раковину.
Не все здесь, конечно, бесспорно. Процесс такого замещения одних металлов другими признают и магматисты. Но они утверждают, что конечным итогом жизни застывающего магматического очага является деятельность водяных паров и самой воды, появляющейся в нем в это время. Магматисты считают, что именно снизу, из зоны мантии Земли, проникают в земную кору эти горячие растворы, несущие с собой богатства магматических очагов.
Неонептунисты же утверждают, что растворы могут прийти не только из мантии или из зоны магматических очагов. Вот, например, сейчас установлено, что под поверхностью Западно-Сибирской низменности на площади трех миллионов квадратных километров, на глубине около двух километров и более, расположен океан кипящей воды. Конечно, его нельзя представлять в виде какого-то бушующего подземного моря. Вода протекает там в пористых породах, заполняет в них все крупные и мелкие отверстия. Она по определенным законам передвигается преимущественно в горизонтальном направлении. Можно представить, что сделает на глубине кипящая вода, находящаяся под большим давлением! Она способна вынести из области растворения самые разнообразные соли, а потом принести новые порции растворенного вещества.
Учитывая все эти явления, неонептунисты с каждым годом все больше укрепляют свои позиции. Уже известны базальтовые, или, вернее, базальтоподобные, горные породы, в которых обнаружены органические остатки. Возможно, что дискуссия о базальтах, начатая Вернером в XVIII столетии, может вновь возродиться на основе достижений современной науки. Последнее слово и здесь еще не сказано.
Вот почему я вновь и вновь вспоминаю тот эпизод, с которого я начал книгу: банкет перед XVII Международным конгрессом, спор молодых геологов. Мы тогда не знали многого из того, что сейчас известно из жизни камня. Хорошо, что в те дни такой крупный ученый, как академик Вернадский, предупредил нас, что не все в природе так просто, как мы себе это представляли. Академик Вернадский уже тогда говорил о холодном состоянии внутренних зон Земли. Своим гениальным научным предвидением он нас приблизил к тем возможным способам образования горных пород, которые мы постигаем только сейчас.
Первобытный человек не задумывался над тем, как выгоднее использовать окружающие его богатства. Лишь на более высоких ступенях развития он стал заботиться о том, чтобы у него были запас продовольствия, орудия труда, материалы для изготовления.
Сейчас человечество стоит перед созданием искусственного белка, перед изготовлением на специальных заводах того, что мы возделываем на полях.
Какова же история использования человеком природных богатств? И здесь он вначале использовал только то, что попадалось ему на пути. Было очень много залежей минерального сырья, которые выходили непосредственно на поверхность. Можно было прямо на Земле найти золото, самородную медь, олово или его руды, иногда даже драгоценные камни. Первые находки изумрудов на Урале были сделаны в корнях вывороченного дерева, а сколько таких случаев в истории горного дела!
Потом время счастливых находок прошло. Человек стал зарываться в Землю, искать полезные ископаемые на больших глубинах ее, но все-таки и здесь преобладал элемент случайности. И только с развитием экономики геологи стали подсчитывать запасы, вести учет минерального сырья. В подземных кладовых каждой страны подсчитаны и хранятся разнообразные полезные ископаемые. В специальных геологических бюро хранятся сводные данные о том, какими богатствами обладает страна, сколько их и где они обнаружены. Если же нет своего сырья, то тут же указывается, откуда, из какой страны можно его вывезти.
Но сырья требуется все больше и больше. И вот возникла мысль - составлять специальные карты, по которым можно было бы предвидеть и планировать открытие месторождений полезных ископаемых. Правда, еще не всегда эти прогнозы достаточно точны, но для ряда полезных ископаемых такие карты уже созданы.
Однако и этого мало. Не всегда полезные ископаемые имеются в достаточном количестве. Постепенно стали зреть идеи о создании искусственных (синтетических) видов минерального сырья. Вот, например, алмаз. Он чрезвычайно редко встречается в природе, а в тех районах, где его находят, содержание алмазов на кубометр породы ничтожно. Иногда нужно раздробить, промыть и просветить рентгеновыми лучами колоссальное количество разнообразных пород, чтобы найти один небольшой алмазик. Ну, а если пойти по другому пути, изготовлять алмазы искусственным путем?
На XXII съезде КПСС академик М. Д. Миллионщиков рассказал, что в нашей стране осуществлен синтез алмазов, уже работает полупромышленная установка, а после ноябрьского Пленума ЦК КПСС 1962 года руководители партии и правительства посетили завод сверхтвердых материалов. Наша пресса сообщила, что советская промышленность полностью обеспечена алмазами и главным образом за счет синтеза. А ведь без алмазов современной промышленности не обойтись. Экономисты подсчитали, что если бы США лишились своих алмазов, то промышленный потенциал страны сократился бы в несколько раз.
Но только ли алмазы можно изготовлять искусственно? Конечно, нет. Уже сейчас открывается очень и очень много разнообразных путей воссоздания или обогащения природных богатств. Ведь многие полезные ископаемые сосредоточены или, вернее, рассредоточены в различных горных породах. Например, в граните и сопутствующих ему породах есть все элементы периодической системы Менделеева... Но в большинстве случаев они содержатся там в таких количествах, что бессмысленно даже говорить об их добыче.
Известно, что в воде морей и океанов встречаются все элементы таблицы Менделеева, и даже золото. Если, скажем, подсчитать количество золота, которое ежегодно выносится Волгой в Каспийское море, то получается умопомрачительная цифра. По данным Д. Биленкина, в одном кубическом метре речной воды содержится 1⁄4 миллиграмма золота. Волга несет в Каспий около 250 кубических километров воды в год, и вместе с этой водой выбрасывается в море свыше 600 тонн золота! Много это или мало, можно представить себе из того, что в конце XIX века во всей царской России добывалось около 30-35 тонн золота в год.
Вот уж поистине, где "Кощей над златом чахнет". И если в дельте Волги поставить какие-то специальные уловители, то можно изъять значительную часть этого золота. Такие же уловители можно было бы установить на всех крупных и мелких реках нашей страны. Только за счет этого мы получили бы небывалые съемы золота. Ну, а если учесть при этом концентрацию различных металлов не только в речных и морских, но и в подземных водах, то перед нами откроются совершенно неисчерпаемые возможности.
Есть и другие пути.
Металлургам известно, что при работе с оловом нередко происходит явление, которое носит название "оловянной чумы". Все предметы, сделанные из этого металла, разрушаются, рассыпаются в серый порошок. Металлурги установили, что при этом одна разновидность олова превращается в другую. Белое олово при температурах ниже 130 градусов переходит в серое, резко уменьшается в объеме. Чтобы снова восстановить свойства олова, его кристаллическое строение, надо этот порошок переплавить.
Такое же или очень похожее, явление мы наблюдем в мире камня.
В народном творчестве много рассказов о волкулаках - оборотнях. По преданию, чтобы превратить человека в волка или в какое-то другое животное, достаточно подпоясать этого человека мочалом и произнести соответствующие случаю заклинания. Сейчас мало людей, которые всерьез верили б в такие превращения, а в прошлом немало непонятных явлений приписывалось оборотням и колдунам.
"Камни-оборотни", "камни-волкулаки" - частое явление в минералогии. В личной коллекции автора, к слову сказать, много таких камней.
Вот, например, камень, по форме напоминающий кварц или горный хрусталь, но возьмешь его в руки и почувствуешь большую тяжесть, попробуешь ножом - легко режется, а ведь кварц сам режет железо!
При более внимательном ознакомлении оказывается, что этот камень легко оставляет след на бумаге. Значит, он обладает очень малой твердостью. А химический анализ и целый ряд других свойств показывают, что это самый обыкновенный галенит - свинцовый блеск, принявший облик кварца. Камень-оборотень, камень-волкулак.
Сложную историю пережил этот камень-оборотень, прежде чем принял современный обманчивый облик. В результате сложного химического воздействия свинцовая руда вытеснила кварц и заняла его место. Значит, в природе проходили процессы, которые привели к тому, что великолепно образованные кристаллы кварца под влиянием химически активных вод были растворены и вынесены из того места, где они сформировались, а на их месте образовался галенит, принесенный какими-то новыми пульсирующими водными растворами.
Этим пульсирующим водным растворам нужно было найти место, где они смогли бы выкристаллизоваться. Свободного места не оказалось, и в борьбе за "жизненное пространство" они заняли место, принадлежавшее раньше кварцу.
Очень много таких битв за жизненное пространство происходит в мире камней: Особенно показательно, пожалуй, поведение минерала серицита, по своей химической формуле очень близкого, тождественного белой слюде - мусковиту. Разница заключается в том, что серицит состоит из очень мелких чешуек, иногда различаемых только под микроскопом, а мусковит, более светлый, прозрачный, плотный, встречается в виде хорошо ограненных кристаллов, легко расслаивающихся на тонкие листики.
В 1962 году в докладах Академии наук СССР старший научный сотрудник Уральского филиала Академии наук Петр Яковлевич Ярош опубликовал очень интересную статью, в которой он рассказывает о своих наблюдениях над поведением серицита в зоне медных месторождений Урала. Серицит здесь выступает в виде камня-оборотня, камня-волкулака, камня-агрессора. Под микроскопом отчетливо видно, как разъедаются серицитом кристаллы руды. По мелким трещинам, рассекающим кристалл, по мельчайшим порам проникает серицит в зону развития рудной массы и там занимает то пространство, которое раньше занимала руда. Серициту здесь, казалось бы, поживиться нечем. В формуле этого минерала много элементов, но главными из них являются алюминий, кремний, калий. Присутствие калия делает среду очень щелочной, разъедающей. Для постройки атомного каркаса серициту нужны в большом количестве алюминий, кислород и кремний. Вот этим химическим составом и объясняется, что серицит очень часто внедряется в то пространство, которое раньше было занято полевыми шпатами, топазами, бериллами, гранатами и многими другими минералами, в составе которых имеются алюминий, кислород и кремний.
Есть такой драгоценный минерал, который по душе любому ювелиру. Он называется "звездчатым сапфиром". В синем сапфире вдруг обнаруживается яркий внутренний блеск. Повернешь грани камня, а там вспыхнет светлая искорка, причем как будто бы не зависящая от света окружающих лучей.
Долгое время недоумевали, в чем причина звездчатости сапфира, а потом при микроскопическом исследовании установили, что внутри камня имеются пластинки чужеродных включений, главным образом серицита, который начинает разъедать, портить драгоценный сапфир.
Если бы процесс пошел дальше, то от сапфира ничего бы не осталось, владелец драгоценности неожиданно обнаружил бы только немного чешуек серицита, заполнившего то пространство, которое когда-то занимал сапфир. Но процесс был чем-то приостановлен, и в связи с этим внутри кристалла оказалась только небольшая частица агрессивной слюды. Вот она и создала изумительную игру, великолепное сияние звездочек внутри кристалла.
Когда серицит разъедает те вещества, в которых ему есть чем "питаться", то это понятно, но в пирите, халькопирите - минералах, которые слагают тела медных месторождений, серициту поживиться нечем. Там есть только железо и сера, которые не нужны для постройки атомного каркаса этого минерала. Секрет здесь в другом.
В зонах колчеданных месторождений серицит "привлекает" та легкость, с которой может быть удалена руда. Вот почему серицит быстро заполняет то пространство, которое освобождается при уничтожении медной руды.
И сам собой напрашивается вопрос: а нельзя ли как-то повернуть процесс? Нельзя ли растворить серицит, удалить его из захваченной зоны, подвести сюда рудные растворы и восстановить медное месторождение? Сейчас, конечно, это пока утопия, это даже не научная фантастика. Еще никто никогда всерьез не задумывался над этой проблемой. Но может прийти время, когда такие проблемы будут поставлены.
При восстановлении хода природных процессов не безразлично, как будут циркулировать рудные растворы: в горизонтальном или в вертикальном направлении.
Если учитывать только горизонтальную циркуляцию или привнос растворов сверху, то надо опираться на гипотезы неонептунистов-трансформистов. Тогда нужно ориентироваться на подземные воды верхней части коры.
Если же мы примем теорию вертикальной циркуляции растворов, идущих снизу, то мы неизбежно придем к необходимости изучения подкоровых частей - то есть мантии Земли.
И опять мы упираемся все в тот же "проклятый вопрос":
"А что такое мантия?"
Поток информации
Когда-то очень давно - еще в молодости - мне довелось побывать в Среднем Тимане, у верховьев реки Мезени. Мне и раньше очень часто приходилось бывать в тех краях. Во время геологических исследований я встречался с охотниками, рыболовами. Они многому научили меня.
Особенно я любил охоту на рыб. Это не оговорка - именно охоту. Когда на Севере, у Полярного круга, прекращается сплошной день и начинает сгущаться ночь, охотники зажигают на носу лодки "луч" - то есть разводят на специальной железной лапе - "козе" - костер из сухих дров или бересты. Спереди лодки становится охотник с острогой в руках. Его помощник толкает шестом лодку с кормы. Охотник внимательно всматривается в освещенные "лучом" глубины. Вон, как бревно, стоит щука. Удар - и она в лодке. Вот с бешеной скоростью промчалась мимо лодки большая какая-то рыба. Охотник бросает острогу. Миг - и острога поплыла по реке, легко покачиваясь. Это удача: пудовая семга уже бьется в лодке.
Когда в первый раз охотник дал мне острогу, чтобы я подцепил ею уже убитую рыбу, лежавшую на глубине примерно полутора метров от поверхности воды, я, наверное, раз тридцать ударял острогой, прежде чем попал в цель. Не только от неумения. Просто я не учел законов преломления света. В охотничьем азарте я забыл простой закон физики: луч, переходя из одной среды в другую, преломляется.
Вот точно так же происходит преломление и отражение в Земле сейсмических волн, тех сигналов, которые мы посылаем сверху внутрь Земли. Как посылаются эти волны?
И в памяти возникает картина. В годы войны я поехал посмотреть на разведку месторождения алмазов в бассейне реки Чусовой. В числе разведчиков были не только геологи, но и геофизики. Меня поразила тогда одна бригада. Инженер, а с ним около десятка босоногих мальчишек примерно пятого-шестого класса. Я спросил геофизика: "Что это, экскурсия?" - "Нет, - говорит, - это мои рабочие. Сейчас война, взрослых рабочих не найдешь".
Мальчишки по очереди несли на себе огромную кувалду.
"А это зачем?" - спросил я.
"Видите ли, - как бы оправдываясь, говорил геофизик. - Время военное; нет взрывчатки. А нам надо посылать сигналы вглубь, чтобы отбить границы россыпей по преломленным и отраженным колебаниям..."
Я пристроился к этой весьма необычной бригаде и отправился с ними на разведку алмазов.
Когда подошли к разведочной линии, то на одну из точек поставили самого крепкого паренька с кувалдой в руках. А вблизи этого места через определенные участки были зарыты так называемые сейсмоприемники - аппараты, регистрирующие все содрогания Земли. По команде геофизика кувалда паренька "сработала": раздался глухой удар. От того места, куда ударила кувалда, во все стороны пошли сейсмические волны, колебания почвы. Эти волны прошли алмазоносную россыпь и вышли в коренные породы, подстилающие россыпь. Часть волн ушла дальше, постепенно затухая, а некоторые из них, отразившись от ложа россыпи, возвратились и были зафиксированы сейсмоприемниками. Отметили и время, которое потребовалось сейсмическим лучам на то, чтобы пройти всю россыпь. При расшифровке сейсмограммы можно было сказать, на сколько метров протянулась эта россыпь, а дальше по среднему содержанию в ней алмазов нетрудно хотя бы примерно рассчитать, сколько на всей площади содержится драгоценных камней. Такими сверхпростыми средствами делалось сложное дело. Я - в который раз уже - подивился изобретательности человеческого ума. Но это происходило в годы войны, когда не было ни рабочих, ни взрывчатки. А как же работают геофизики в нормальных условиях?
В 1958 году горняки, работавшие на железном руднике в окрестностях города Покровска-Уральского, решили, наконец, устранить постоянно висевшую над ними опасность. Над рудником протекала речка Колонга, и вода все время просачивалась в шахты. Работать в "мокром забое" было трудно. Не помогали даже специальные непромокаемые костюмы. И горняки предложили отвести воды Колонги, проложить для нее новое русло и тем самым "осушить" забой.
Расчеты показали, что для этой цели нужно заложить целую систему шурфов, заполнить их взрывчаткой и взорвать породу на выброс.
Такой силы взрыв до той поры еще ни разу не производился в нашей стране. Вполне естественно, что в Покровске-Уральском собрались все, кто интересовался таким необычным явлением, и прежде всего, конечно, геофизики. Но по законам охраны безопасности труда все место взрыва было оцеплено. В поезде, в котором я ехал, пассажиров было, пожалуй, не больше, чем милиционеров. Их откомандировали из Свердловска и его окрестностей в Покровск-Уральский для того, чтобы оцепить зону огня.
Нам, любопытствующим и специалистам, отвели холм примерно в трех километрах от места взрыва. По расчетам горняков и специалистов техники безопасности взрывов, обломки сюда не должны были долетать. Кинооператоры суетились возле своей аппаратуры. Мы приготовили фотоаппараты. У кинооператоров мы проконсультировались, какую ставить выдержку, какую диафрагму. Корреспондент свердловской газеты "Уральский рабочий" заметно волновался. И наконец, чтобы лучше рассмотреть события, влез на дерево.
И вот завыла предупредительная сирена. Мы знали, что вот-вот будет дана команда. Взрыв был намечен на 25 марта, на 14 часов. Наконец взлетели в воздух предупредительные ракеты. Руководитель работ тут же дал команду "Огонь!" - и грянуло...
Если посмотреть на взрыв через "лупу времени" - заснять события с помощью среднескоростной киносъемочной камеры, дающей тысячу кадров в секунду, то можно увидеть его последовательные стадии. Взрыв был растянут на 170 миллисекунд. Это так называемое короткозамедленное взрывание смягчило толчки, и в поселке все здания уцелели.
В первую же миллисекунду произошел запал взрывчатки в том шурфе, где установили боевик. Этот шурф был соединен детонирующим шнуром с остальными зарядами и взорвал их. Для нас, наблюдателей, все заряды слились в один толчок, яркую вспышку и оглушительной силы удар. От толчка мы пошатнулись, но тут же все вместе исторгли возглас восхищения. В небо на 300-400 метров взметнулся купол дыма, огня и осколков породы. Купол поднимался все выше и выше. В середине его вырос огромный дымовой столб от наиболее крупного заряда в 152 тонны взрывчатки. Медленно масса дыма и пыли стала расплываться, терять куполовидные очертания. Слабый ветер понес ее на поселок.
За взрывом наблюдали не только человеческие глаза и кинофотообъективы. Специальные сейсмические станции, расположенные далеко от зоны взрыва, были начеку.
Каждое искусственное землетрясение-взрыв интересно тем, что можно, расставив должным образом сейсмические станции, получить характеристику горных пород там, где это необходимо. Взрыв в Покровске-Уральском давал нам возможность осветить геологическое строение тех участков Урала, которые еще недостаточно изучены. Это был сигнал в неизведанное.
Дело в том, что волны, идущие от очага взрыва или центра землетрясения, проходят с разной скоростью по различным породам. Так как волны на своем пути неоднократно преломляются и отражаются, то к пункту наблюдений они приходят в разные сроки. Этой особенностью и воспользовались геофизики для определения типа горных пород, по которым проходила волна, их мощности и свойств.
По радиосигналу, переданному с командного пункта, включились записывающие системы сейсмоприемников. До Свердловска первые волны шли около минуты, а потом в течение полутора-двух минут их "догоняли" другие преломленные и отраженные волны различной силы. Восемь специальных сейсмических станций были расставлены в различных пунктах Урала, Предуралья и Зауралья. Кроме того, все сейсмостанции Советского Союза принимали сигналы из Покровска-Уральского.
Больше часа мы ждали, когда траншея проветрится от газов и ее осмотрит служба техники безопасности: ведь могли остаться невзорвавшиеся заряды. Наконец по команде "отбой" все устремились к месту взрыва, чтобы осмотреть результаты. Они были немалыми. В радиусе около 80 метров от каждого шурфа лес оголило и повалило. На снегу лежали крупные каменные глыбы. Некоторые из них весили сотни тонн. Это были обломки крепких скальных пород, порфиритов, древних застывших лав. 350-400 миллионов лет мирно пролежали в земле эти лавы, включающие "вулканические бомбы". И вот бомбы снова поднялись в воздух и веером разметались вокруг зоны взрыва.
Свыше 700 тысяч кубических метров породы было поднято ввысь и отброшено на большое расстояние. Образовалась траншея 1100 метров длиной, до 33 метров глубиной и до 120 метров шириной. По этой траншее потекли воды речки Колонги, после того как она была перегорожена плотиной.
После взрыва у ученых началась кропотливая работа: надо было собрать все записи сейсмостанций и вдумчиво обработать их. Покровск-Уральский и знаменитый Коркинский взрыв позволили установить на Урале толщину земной коры. Она оказалась равной 38 километрам и состояла из четырех слоев: в 10, 7, 12 и 9 километров. Так сигналы в неизвестное, неоднократно преломленные и отраженные, еще раз помогли нам разгадать некоторые тайны строения земной коры. Из наблюдений за всеми содроганиями Земли, естественными и искусственными, понемногу вырисовывается общая картина строения той части нашей планеты, которую мы называем земной корой.
По существу, термин "земная кора" не совсем правомерен. Он возник в те далекие времена, когда ученые считали, что Земля произошла из расплавленного сгустка материи, а потом, постепенно остывая, покрылась корой. Теперь большая часть астрономов и геологов думает иначе, но термин, не соответствующий истине, все-таки остался в литературе. И это не единственный пример. У нас много таких терминов, которые имели известный смысл в то время, когда они возникли, а потом стали привычными и сохранились. Земная кора - так земная кора. Надо же как-то назвать эту часть планеты!
Многочисленными исследованиями земной коры установлено, что почти на всех континентах она имеет толщину в 40-50-60 километров.
Сторонники так называемой гипотезы изостазии утверждают, что континенты сложены относительно легкими породами, а дно океанов тяжелыми. Существует определенное равновесие массы, и легкие участки в конечном итоге все время приподнимаются кверху. Приподнимаясь, они разрушаются в поверхностных зонах. Разрушенный материал сносится в океанические впадины, в зоны тяжелых пород. Дно океанов непрерывно погружается глубже и глубже в мантию Земли. В результате такой компенсации легких и тяжелых масс, говорят сторонники гипотезы изостазии, и сложилась жизнь земной коры.
Правда, следует заметить, что если бы все обстояло действительно так, как говорят сторонники этой гипотезы, то континенты поднимались бы без предела. В этом случае они должны были окончательно разрушиться и на поверхность вышел бы тот комплекс пород, который слагает мантию Земли. Так что правильность этой гипотезы весьма сомнительна. Земная кора на континентах не монолитна, она разделяется на пачки слоев. Самый верхний слой сложен осадками, возникшими либо на дне морском, либо в условиях континентального накопления обломков. Этот осадочный слой имеет разную мощность. В пределах Европейской части СССР он достигает трех километров. В среднем или, вернее, на значительной площади он доходит примерно до полутора километров толщины. Но есть участки, где он постепенно выклинивается полностью, исчезает.
Здесь на поверхность выходит более плотная масса - второй слой. Как правило, он сложен породами в основном гранитного состава. Его так и называют - гранитный слой.
На Урале, на Кольском полуострове и в Карелии гранитный слой подходит очень близко к поверхности, он обнаруживается и на значительных участках Украины. А под осадочными породами он обнаружен глубокими скважинами на всей территории Европейской части СССР.
Еще глубже, в нижней части земной коры, залегают более плотные породы. Судя по скорости распространения в них сейсмических волн, они очень сходны с основными, с базальтами, и в литературе укрепилось представление о том, что под гранитами лежат базальтовые слои.
Граница между осадочными породами и гранитами как-то не получила никакого названия. Второй раздел - между гранитами и базальтовыми слоями - часто называют именем Конрада - немецкого ученого, детально описавшего этот раздел. А нижняя граница базальтов, отделяющая земную кору от глубинных слоев нашей планеты, получила название "раздела Мохоровичича", или, сокращенно, "раздела Мохо" - в честь известного югославского ученого.
За "разделом Мохо" сейсмические лучи устремляются в глубь планеты с резко возрастающими скоростями.
Вот эти три раздела трех слоев земной коры и наблюдаются повсеместно на всех континентах.
В зонах океанического дна, особенно на отдельных участках Тихого или Атлантического океанов, на значительной площади происходит резкое уменьшение мощности земной коры. В некоторых местах Тихого океана толщина земной коры достигает всего-навсего пяти-шести километров, располагаясь под мощной толщей океанических вод. Здесь очень незначителен осадочный слой - иногда несколько десятков метров - и полностью отсутствует слой гранитный. А дальше идет базальтовый слой.
По аналогии с теми горными породами, которые мы знаем на поверхности Земли, под базальтовым слоем, уже в зоне мантии Земли, выделяют перидотитовый слой. Перидотит - это очень плотная, очень тяжелая ультраосновная порода с минимальным содержанием кремнезема. В ней резко возрастают скорости сейсмических волн.
Значит, на глубине в 40-60 километров на континентах, а в океанах на глубине 5-10 километров от поверхности морского дна и залегает та таинственная субстанция, которую многие стараются сравнивать с перидотитовой ультраосновной магмой - родоначальницей всех горных пород, рожденных застывшими огненно-жидкими расплавами.
Но, может быть, аналогия с перидотитом очень поверхностна - в буквальном и переносном смысле слова. Ведь мы ничего не знаем об этой субстанции, кроме скорости распространения волн, ускоренной повсюду, на всех участках земного шара.
Страшная катастрофа обрушилась недавно на южную часть Южной Америки. Невероятные бедствия испытал народ земли Чили. Только за четыре дня землетрясения, разразившегося в мае 1960 года, погибло и пропало без вести свыше четырех тысяч человек и осталось без крова свыше двух миллионов.
Первый сокрушительный удар страна испытала 21 мая 1960 года, а затем последовал ряд еще более сильных, перемежающихся со слабыми толчками.
В это время в горах в районе Темуко, где жили индейские племена, раздавались и ночь и день тревожные звуки барабанов. Местные жители обращались к своим богам с мольбой о пощаде. Но боги молчали. Треск барабанов заглушался невероятной силы грохотом, идущим из-под земли, а затем сразу в нескольких местах к небу взвились грибообразные столбы дыма и пепла. Это одновременно заработали 14 вулканов.
В то же время в зоне побережья подземные толчки вздыбили огромные морские волны. В одну минуту исчез город Пуэрто-Саавадра. Он был просто смыт, уничтожен океанской волной.
Морские волны не ограничились только территорией Чили. Со скоростью свыше 650-700 километров в час они ринулись через весь Тихий океан. Спустя сутки, пройдя около 15 тысяч километров, волны обрушились на дальневосточное побережье. Они принесли неисчислимые бедствия японскому народу. Волны высотой свыше десяти метров сокрушили все в зоне побережья. Из многих городов и поселков Японии шли тревожные сигналы, трагические сообщения.
Надо заметить, что побережье нашей страны, а также некоторые из поселков и городов других частей востока Азии не претерпели большого ущерба. Заблаговременно действующая служба оповещения сработала отлично. Все жители побережья были оповещены и успели уйти в безопасные места. Работники службы оповещения знали, что это идет цунами - сокрушительная волна огромной мощи. За последние сто лет по Тихому океану прокатилось около 350 таких волн, возникавших всегда в результате сильного сотрясения морского дна. Постепенно люди научились если не бороться с цунами, то предупреждать ненужные и бессмысленные жертвы, которые возникали при таких катастрофах. Нашими учеными создан атлас цунами, который позволяет мгновенно вычислить скорость, высоту и разрушительную силу волны.
А в Чили продолжалась трагедия. Районы городов Вальдивия, Консепсион и многих других были полностью разрушены.
Вот что сообщил один из корреспондентов газеты "Эль Меркурис", поднявшийся во время катастрофы на самолете над зоной землетрясений и вулканов. В зоне горы Пунтиагуда он увидел чудовищное по своим размерам пепельно-серое облако, прорезанное багровыми линиями огня. Оно было похоже на гигантскую грозовую тучу, но стоило к ней приблизиться, как наблюдатели увидели, что они присутствуют при рождении нового вулкана. Внизу было видно, что это облако слагалось из туч пепла и дыма, извергавшихся из нескольких вулканических воронок. Некоторые вулканы были окутаны парами горячей воды гейзеров. Время от времени внизу, под крылом самолета, видны были мощные электрические разряды, прорезавшие тучи и воздух. Катастрофа разрасталась.
Во время толчков изменялся рельеф многих участков страны. Исчезали острова, возникали новые возвышенности. Сила удара достигала баснословной мощности. Подсчитали, что такую мощность мог бы выработать Днепрогэс за 150 лет непрерывной деятельности. А здесь она разрядилась одновременно, в один миг!
Недаром от этого чудовищного взрыва энергии вздрогнула Земля. Сигналы землетрясения прошли не только по поверхности суши и океанов, они устремились вглубь, пронизали мантию Земли и ее ядро, снова вышли к поверхности планеты и были зарегистрированы на многих станциях мира.
В день начала землетрясения, 21 мая 1960 года, толчки и содрогания Земли были записаны и на станции, расположенной в Москве. Сигнал дошел сюда через 16 минут. Начиная с момента первого толчка, Москва, так же как и другие станции всей Земли, стала следить за катастрофой в Чили. В момент самых сильных толчков смещение почвы в Москве достигало полутора миллиметров. Это обозначало, что в Чили катастрофическое землетрясение.
Свыше ста тысяч землетрясений разной мощности регистрируется в год сейсмическими станциями земного шара. Для того чтобы оценить силу землетрясений, сейсмологи разработали двенадцатибалльную шкалу, которую, в свою очередь, можно разделить на несколько групп.
К самой первой группе относятся первые три балла. Их называют слабыми, или незаметными, содроганиями Земли. Хорошо замечают эти сигналы некоторые животные. Например, у кошек поднимается дыбом шерсть. Большинство домашних животных ведет себя беспокойно, а птицы улетают из того места, где трясется Земля.
Надо сказать, что сотрясение почвы второго и третьего баллов ощущают также и многие нервные люди. Однажды мне довелось увидеть необычную картину в Крымском нервном санатории, где я лечился в то время. Ночью неожиданно началось трехбалльное землетрясение. Все нервнобольные, и я в том числе, ничего не почувствовали. Выбежали во двор только врачи и остальной медперсонал. Они-то и оказались самыми нервными людьми в этом санатории!..
Вторая группа включает землетрясения умеренные - четвертого, пятого и шестого баллов. Такие толчки ощущают уже все. Примером может служить содрогание Земли в центре Урала, в бывшем Екатеринбурге, Челябинске, Перми в 1914 году. Сила землетрясения достигала шести баллов. Многие жители Екатеринбурга - Свердловска до сих пор помнят, как сдвигались предметы, висевшие на стене, как качались люстры и лампочки. Некоторые дома дали трещины, а в городе Первоуральске (тогда на месте города был небольшой заводской поселок) упала заводская труба. Жертв не было, но необычное для этих мест явление было весьма впечатляющим.
В третью группу ученые включают землетрясения седьмого, восьмого и девятого баллов и называют эти землетрясения разрушительными и даже опустошительными. Действительно, разрушений они приносят немало. Падают высокие здания, земля иногда дает трещины, бывают человеческие жертвы.
Последствия такого землетрясения восьмибалльной силы я видел в 1960 году в албанском городе Корча. При подземных толчках упал минарет старинной мечети, развалились некоторые здания. Только то, что сильному толчку предшествовало несколько слабых, позволило избежать человеческих жертв. Население заранее оставило город и переждало подземные толчки там, где людям не угрожала непосредственная опасность.
А вот землетрясения последней группы, включающие толчки десятого, одиннадцатого и двенадцатого баллов, называются катастрофическими. Чилийское землетрясение силой в десять-одиннадцать баллов как раз и входит в эту группу. В эту же категорию, можно зачислить землетрясение 1948 года, когда был полностью разрушен город Ашхабад. Там остались неразрушенными только три здания особой, антисейсмической конструкции. Такие здания воздвигают специально в тех местах, которые часто подвергаются разрушительным или катастрофическим землетрясениям. Их строят из бетона с очень жестким специальным креплением. Для фундамента используют единую, цельную скалу: известно, что строения, которые стоят одной своей частью на скале, а другой на рыхлом грунте, разрушаются в первую очередь. В антисейсмических зданиях применяются гибкие шланги для соединения водопроводной и электрической сети, потому что при мощных содроганиях, когда разверзается и вновь сжимается земля, происходят обрывы обычной жесткой электропроводки, возникают пожары, а повреждения водопроводной сети приводят к тому, что пожар тушить нечем. Знаменитое Токийское землетрясение 1923 года было ужасно еще и тем, что уцелевшие от сотрясения и разверстых трещин погибли при пожаре, бушевавшем четверо суток после землетрясения.
Ученые уже давно стремятся наладить службу информации и предупреждения надвигающегося землетрясения. Как это облегчило бы судьбу жителей опасных зон, насколько уменьшило бы трагические последствия катастроф!
Для этого нужно понять код информации, которую посылает нам сама Земля, нужно ответить на три, казалось бы, простых вопроса: где, какой силы и когда может произойти землетрясение? На первые два вопроса ответить нетрудно. Сейсмические станции чутко прослушивают все сотрясения Земли. Такие станции есть в Москве и в Свердловске, в Якутии и на Земле Франца-Иосифа, в Петропавловске-на-Камчатке и в Ашхабаде и во многих других пунктах. Специалисты наносят на карту все зоны, где когда-либо происходили землетрясения. Значки на карте отражают и силу подземных ударов. При этом выявляются те области, в которых преимущественно происходят землетрясения катастрофические, области, в которых землетрясения менее разрушительны, и, наконец, области слабых землетрясений.
Мы, например, знаем, что в пределах Средней Азии и сопредельных с ней участках Ирана, Ирака могут быть катастрофические землетрясения. Такие же землетрясения угрожают Монголии и смежным с ней зонам окрестностей Байкала и Забайкалья. Много катастрофических землетрясений происходит на востоке Азии и вообще на побережьях Тихого океана. Во всех этих зонах нужно принимать меры для предупреждения разрушительных последствий катастрофы: строить антисейсмические здания, коммуникации, держать наготове транспорт для эвакуации населения.
Гораздо труднее ответить на вопрос о том, когда произойдет землетрясение. Но когда ученые смогли полнее расшифровывать сигналы Земли, то оказалось, что за несколько часов перед землетрясением очень сильно изменяются и магнитное поле и наклоны земной поверхности. Если в опасных сейсмических зонах установить специальные наклономеры, то, следя за положением пузырьков в жидкости прибора, можно сказать, что в ближайшие часы произойдет землетрясение, и принять предупредительные меры. Если соединить наклономеры с системой автоматической сигнализации, то оповещение о грозящей катастрофе произойдет быстро и безотказно.
Как же расшифровываются эти сигналы недр?
В центре Урала, в окрестностях Свердловска, для сейсмической станции выбрана однородная скала, большая массивная гора, состоящая из пород однотипного строения. В глубоком подвале вмонтированы под разными углами сейсмографы, которые непрерывно вслушиваются в ритм жизни Земли.
Вот стрелка самописца медленно пошла вверх, потом вниз, вычерчивая на вращающемся барабане кривые различной амплитуды. Вдруг на ленте вырисовывается резкий пик, потом другой... Амплитуда кривых достигает предельного значения. В обсерватории тревожные звонки, загораются красные лампочки. Это где-то, может быть на Филиппинах, может быть на Гавайских островах или в Антарктиде, происходит землетрясение, разламывается Земля.
Оператор, внимательно наблюдающий за поведением сейсмографов, по углу входа сейсмических лучей может рассчитать, где, когда и какой силы произошло землетрясение. А дальше служба информация передает сообщение в специальный центр, где сведения, полученные от всех сейсмических станций, обобщаются, обрабатываются и уточняются.
В последние годы сейсмическая служба информации приобрела особое значение. Соединенные Штаты Америки начали усиленные подземные испытания ядерных бомб, в особенности в штате Невада. Советские сейсмические станции не только поймали эти сигналы, но и отделили их от тех, которые приходят во время землетрясений. Они оказались резко отличными, имеющими свою индивидуальную характеристику, и Советское правительство немедленно оповестило весь мир о ядерных взрывах и их последствиях. Однако американским государственным деятелям нужно было продолжать испытания. И они начали бесконечные дискуссии о необходимости контроля на чужих территориях, доказывая, что современные сейсмографы не настолько чувствительны, чтобы зафиксировать сотрясения Земли, идущие от ядерной бомбы, и отличить их от естественных сигналов нашей планеты. Американцы даже занялись подсчетами и установили, что будто для подземного взрыва обычной мегатонной водородной бомбы потребовалась бы специальная полость диаметром 500 метров, вырытая на глубине полутора-двух километров. Взрыв этой бомбы, говорили они, можно было бы зафиксировать, но изготовить такие углубления невозможно. Происходят же, мол, взрывы более слабые, и они не улавливаются обычными средствами.
Дискуссия между дипломатами длилась до тех пор, пока в нашей стране не был произведен специальный подземный взрыв, который немедленно был зафиксирован американскими сейсмическими станциями. США, разумеется, на весь мир завопили, что в Советском Союзе тоже производятся подземные взрывы. И тогда наше правительство разъяснило, что этот взрыв был произведен именно с той целью, чтобы американцы его зафиксировали. Помимо дипломатического значения, факт этот косвенно доказал исключительную чувствительность и точность современной техники сейсмических наблюдений.
Любое содрогание Земли пронизывает весь земной шар. Сейсмические волны отражаются от различных слоев Земли или преломляются ими. Каждое преломление, каждое отражение дает свои сигналы. Надо только уметь расшифровывать эту информацию недр. Многочисленные сопоставления данных землетрясений привели ученых к представлению о единой схеме строения недр нашей планеты.
Мы уже видели, что получаются ясные сейсмические сигналы у раздела Мохоровичича, у того раздела, который отграничивает верхнюю мантию от земной коры. Но не только этот раздел фиксируют сейсмографы. По ускорению или замедлению прохождения сейсмических волн сейчас выделяются несколько зон, как бы концентрически вложенных друг в друга внутри Земли. Эти зоны называются геосферами.
Крупные зоны - это земная кора, мантия и ядро, но внутри каждой из них довольно четко выявляются, так же как в составе земной коры, отдельные подзоны или слои.
Вот мантия Земли. Она занимает примерно 70 процентов всей массы нашей планеты. Взяв начало под земной корой, мантия простирается до глубины почти в 3000 (точнее - 2900) километров от поверхности Земли. В зоне мантии скорость сейсмических волн то быстро возрастает, то замедляется, и по этому возрастанию или замедлению в ней выделяют верхнюю и нижнюю мантии. В составе верхней мантии, в свою очередь, выделяют несколько слоев. Первый слой - приземной, или подкоровый, толщиной около 100 километров (наблюдается до глубины 150 километров). Магматисты говорят, что в нем много очагов, питающих вулканы. Здесь располагаются центры, или, как говорят геологи, фокусы землетрясений.
За подкоровым следует слой относительного покоя. Он лежит на глубинах от 150 до 200 километров. В последние годы этот слой называют именем Гутенберга, в честь крупного геофизика, который впервые разработал элементарную схему внутреннего строения Земли, о которой мы сейчас говорим. Дальше идет слой без названия, ничем как будто не примечательный; располагается он на глубине от 200 до 400 километров от поверхности Земли.
Затем на глубине от 400 до 800 километров от поверхности Земли скорость сейсмических волн вдруг начинает резко возрастать. Этот участок мантии выделен под названием слоя Голицына, в честь русского ученого, академика, который заложил научные основы сейсмологии. Ему же принадлежит честь разработки конструкции сейсмографов. Это он в начале нашего столетия подвел научную базу под все явления сейсмики и землетрясений. Благодаря Б. Б. Голицыну сейсмология стала математически обоснованной наукой.
Слой, носящий имя Голицына, отличается большой активностью. Здесь располагаются очаги крупнейших, так называемых глубокофокусных землетрясений. Долгое время ученые не могли объяснить причину концентрации очагов в этой зоне, и только на основе представлений о строении атома стала возможной расшифровка процессов, протекающих в слое Голицына. Экспериментально установлено, что при давлениях порядка ста тысяч атмосфер происходит срыв верхних электронных оболочек атома и переход их на нижние орбиты. Все экспериментальные установки, в которых достигалась эта величина давления, взрывались. И ученые предполагают, что сотрясения Земли, идущие из слоя Голицына, связаны именно со срывом электронных оболочек атомов. Там часто происходят взрывы огромной силы, которые вызывают страшные разрушения и на поверхности Земли.
А дальше идет зона почти абсолютного покоя, тоже не имеющая названия. Она прослеживается с глубины 1200 километров от поверхности Земли. Здесь начинается нижняя мантия Земли. Здесь сейсмические волны достигают почти предельной скорости в 12-12,5 километра и затем проходят по всей нижней мантии с одинаковой или почти одинаковой скоростью. На глубине 2900 километров вновь происходит резкий перепад скоростей распространения сейсмических волн.
Еще глубже лежит ядро Земли. Бесконечные споры ведут ученые о его составе. Надо сказать, что есть два вида колебаний Земли: продольные и поперечные. Продольные колебания возникают в виде сжатия и расширения вещества по направлению распространения бегущей волны. Поперечные колебания возникают в результате своеобразного кручения вещества; здесь колебание вещества происходит перпендикулярно распространению движения волны. Продольные волны движутся быстрее поперечных.
При переходе от мантии к ядру Земли скорость продольных волн с 12,5 километра в секунду вдруг скачком уменьшается до 8,5 километра в секунду. То же происходит и с поперечными волнами: их скорость с 7,5 километра в секунду снижается до 5 километров.
Ученые высчитали, что поверхность земного ядра имеет площадь 147,7 миллиона квадратных километров. Такую же поверхность - 147,6 миллиона квадратных километров - имеют все материки нашей Земли. Такое совпадение показалось странным и родило немало гипотез. Среди них были и такие, которые скорее пристало называть забавными, чем глубокомысленными. О них стоило б рассказать подробно, если б история науки не знала много подобных примеров. Известно, что в средние века мыслители считали число семь священным на основании того, что на голове человека семь отверстий, на небе - семь планет, а в неделе - семь дней. Это совпадение казалось исполненным глубокого, таинственного смысла. И что же? Оказалось, что планет, не семь, а девять. От кабалистического таинства ничего не осталось. Если бы иному стороннику таких сопоставлений, скажем, попалась бы вдруг бабочка с площадью крыльев в 147,7 квадратного миллиметра, к каким выводам он мог бы прийти! Совпадение площади ядра и суши, надо полагать, носит чисто случайный характер. Итак, оставим эти гипотезы и опустимся глубже в недра Земли.
Подобно коре и мантии, ядро так же неоднородно. До глубины в пять тысяч километров от поверхности Земли еще прослеживаются очень слабые поперечные волны, затем они полностью затухают в так называемом ядрышке. В каком же состоянии находится вещество в ядре и ядрышке? Если уже в мантии оно во много раз тверже стали (например, в нижней мантии - в 3-4 раза), то что же находится под мантией? Но здесь-то и начинаются пока еще необъяснимые странности. Породы в ядре Земли всего лишь примерно в два раза тверже стали.
Физики говорят, что поперечные волны затухают в жидкости. В ядре поперечные волны затухают; ядрышко они тоже не пронизывают. Значит, и там жидкость? Но что это за жидкость, которая в два раза тверже стали? И вообще жидкость ли это?
Одно время можно было слышать разговоры о том, что вещество ядра не твердое, не жидкое, а жидкообразное.
Но в последнее время получены некоторые доказательству того, что оно действительно жидкое. Лауреат Ленинской премии геофизик М. С. Молоденский провел расчеты изменения положения полюсов. Эти изменения он ставит в связь с состоянием внутренних зон Земли и в первую очередь ядра и ядрышка Земли. Выходит, эти перемещения полюсов могли произойти только в том случае, если вещество там находится в жидком состоянии. Расчеты Молоденского достаточно убедительны, его теория вполне логична, но представить себе жидкое вещество с твердостью в два раза большей, чем твердость стали, мы пока не в состоянии. Уж очень необычная эта, должно быть, "жидкость"!..
Вот так в наши дни расшифровывается код информации Земли, записанный сейсмографами.
Три свойства присущи материи, гласит старая индийская мудрость. Первое из них называется - "саттва". Оно означает легкость и чистоту. Второе - "раджас" - устойчивость, энергия, движение. Третье - "тамас" - тяжесть, темнота, инерция.
Да, уже древние индийцы чувствовали, что такое тяжесть. Две из восьми магических сил они тоже посвящали проблеме тяжести. Чародей и маг, думали они, может по своему усмотрению стать либо чрезвычайно легким, либо очень тяжелым.
В нашем былинном эпосе есть любопытный рассказ о Святогоре-богатыре, похвалявшемся своей силушкой: он, мол, мог бы перевернуть небо и землю, если бы было за что ухватиться.
И вот подъехал к Святогору оратай (пахарь) Микула Селянинович. Бросил он на землю котомку и предложил Святогору поднять ее. Святогор хотел было подхватить котомку прямо с коня - не поднял. Тогда он спешился, поднатужился, да только по колено в землю ушел. А потом и совсем его земля поглотила. В котомке была вся тяжесть земная, говорится в былине, и не под силу она самому великому богатырю.
У многих народов есть и другие легенды о концентрации земной тяжести. Здесь можно назвать сказания и о Потоке-богатыре и о королевиче Марко - югославском витязе. А в средневековой повести об Александре Македонском говорится о том, как он достиг земного рая и там ему попался маленький камушек, который поднять невозможно. Может быть, в этих легендах, кроме чисто аллегорического смысла, отразились и представления о различной тяжести горных пород?
Жила в народе и мечта о преодолении силы тяжести. Самое эффектное сказание - легенда о гробе Магомета. Он не имел тяжести и неподвижно висел в воздухе, не падая на землю, хотя ни на чем не стоял и ни на чем не был подвешен. Для гроба как бы не существовало закона ускорения силы тяжести. Конечно, это была только сказка, созданная для возвеличения пророка!
Эту сказку пытался осуществить с 1889 году профессор Элью Томсон, показавший на Всемирной парижской выставке идею эффекта Магометова гроба. Для этой цели он использовал электрическое отталкивание, с помощью которого массивное медное кольцо диаметром 15 сантиметров поддерживалось в воздухе. А теперь сказка стала былью, и наши космонавты уже не раз испытали состояние невесомости. Так сила тяжести покоряется человеку.
В наши дни каждый спортсмен-парашютист знает, как рассчитать затяжной прыжок. Известно спортсменам и то, что на каждой широте имеется свое ускорение силы тяжести свободно падающего тела. На экваторе оно минимально, а на полюсах несколько больше.
Эти различия силы тяжести на поверхности Земли связаны с ее особой формой. Еще в детстве нас учили, что Земля - шар. Потом говорили, что она похожа на эллипсоид вращения, сплюснутый у полюсов. Затем ученые установили, что Земля похожа только сама на себя, ничего аналогичного среди геометрических тел здесь не придумаешь. И тогда нашу планету назвали "геоидом", что в переводе и означает нечто вроде "земноподобный". Геоид близок к сфероиду вращения, но отличается от него не предусмотренными геометрией отдельными выпуклостями и вогнутостями.
Иногда сравнивают Землю с трехосным эллипсоидом. Советские ученые С. А. Красовский и А. А. Изотов доказали, что у Земли есть не только полярное сжатие, но и экваториальное. Правда, сжатие в зоне экватора невелико и в наших рассуждениях им можно пренебречь. Главным является сжатие у полюсов, где сила тяжести, ее ускорение немного больше. Какую-то роль играет и вращение Земли вокруг оси: на экваторе центробежная сила больше, а поэтому сила тяжести меньше.
Можно даже рассчитать, каким будет ускорение силы тяжести на разных широтах. Такое рассчитанное поле ускорения силы тяжести обычно называют нормальным. Ведь могут быть и ненормальные поля ускорения силы тяжести, или, как их принято называть, аномальные поля, где общий закон кода информации силы тяжести нарушается. Практически же незначительные отклонения от него отмечаются в любой точке земного шара, и это, как увидим, для геологов - великое благо.
Причиной многих аномалий силы тяжести является рельеф местности. Аномальные поля мы встречаем в зонах всех крупных возвышенностей земного шара: в центральном участке Азии, на Памире и Гималаях, в Средней Азии, на Кавказе. Аномальные поля силы тяжести встречаются и в области океанов, также в зависимости от рельефа дна.
Но дело в том, что на эти аномалии ускорения силы тяжести накладываются еще и другие. Аномальные поля зависят от концентрации разнообразных полезных ископаемых, а также от различного типа горных пород.
Так, например, ученые выделяют близко расположенные к поверхности участки базальтового слоя не только сейсмическими способами, но и путем определения изменений ускорения силы тяжести. Для этой цели применяют сложные приборы, главной деталью которых является маятник. Давно уже было подмечено, что плоскость, направление отвеса маятника изменятся при его приближении к высоким горам или какой-нибудь очень плотной массе. Практически зафиксировать такое изменение было очень трудно. Но с помощью изобретательных приспособлений эти отклонения от линии отвеса удалось измерить по закручиванию нити, на которой подвешен маятник. Так находят те аномальные зоны, о которых мы сейчас говорим, освещаются недра Земли, раскрываются скрытые в ее недрах полезные ископаемые и особенности ее строения.
В последнее время получили распространение гравиметры, с помощью которых и изучают нормальные и аномальные поля силы тяжести. Эти приборы были подняты и на спутниках Земли. Не странно ли, космос, невесомость - и вдруг гравиметр, измеритель силы тяжести? Но дело в том, что при наблюдении за движением спутников заметили какие-то отклонения от расчетной орбиты. И оказалось, что они были вызваны именно аномальными полями силы тяжести. Значит, для того чтобы изучить строение внутренних зон Земли, надо подниматься в космос. Оттуда с помощью гравиметров легко наблюдаются и осадочный, и гранитный, и базальтовый слои. Вот одно из практических применений исследований космического пространства. Это в то же время исследование и самой Земли.
Примерно в 30-х годах голландскому ученому Веннингу Мейнесу удалось определить аномальные поля в океанах. Он изучил их, опускаясь вглубь на подводной лодке. Потом эта работа была продолжена десятками и сотнями научных экспедиций. Земля под поверхностью океанов перестала быть "белым пятном", раскрыла свою географию и геологию.
С помощью гравиметров все шире проводят разведку полезных ископаемых. Геофизики выезжают с приборами на те участки, где производятся поиски разнообразных рудных и нерудных скоплений, отмечая на местности даже мельчайшие изменения ускорения силы тяжести. Эти данные, нанесенные на соответствующие геофизические карты, показывают нам распределение положительных или отрицательных аномалий силы тяжести.
В зоне отрицательных гравитационных аномалий, как правило, ищут нефть и газы, которые заполняют пустоты земной коры. В зонах положительных аномалий залегают тяжелые, плотные скопления, связанные с концентрацией руд полезных ископаемых. Геофизики как бы "взвешивают" землю, отмечая, где лежат легкие, где тяжелые породы.
Расшифровка показаний гравитационных сигналов, идущих из глубины Земли, дает нам право говорить о целом ряде закономерностей строения и поверхностных и глубинных зон.
Ученые установили, что средняя плотность всей Земли равна 5,52, а средняя плотность земной коры не превышает 2,63. Значит, если на поверхности, в земной коре, залегают легкие породы, то ближе к центру должны лежать тяжелые. Отсюда следовал простой вывод: чтобы узнать плотность каждого отдельного слоя внутренних зон Земли, надо произвести несложные математические действия. Но эта простота оказалась кажущейся. Опять-таки все зависит от того, с каких принципиальных позиций оценивать состояние внутренних зон Земли. Тут мы вновь встречаемся с нашими давними знакомыми, воюющими друг против друга, магматистами и нептунистами-трансформистами.
В конце прошлого и в начале текущего столетия, в период почти полного господства магматистов, геологи и геофизики очень любили сравнивать историю развития Земли от планетарных дней до момента покрытия ее корой из застывшей массы с тем, что мы наблюдаем при доменной плавке.
Приходилось вам наблюдать за тем, что происходит в расплавленной массе железа, только что выплавленного из руды? Это красивое и поучительное зрелище. На поверхности расплавленного, ослепительно яркого металла плавает тоненькая корочка шлака. Стоит помедлить с разливом металла, и она становится уже не корочкой, а темной плотной и крепкой корой. Вот ее то и уподобляли внешней оболочке земного шара, которая образовалась при остывании огромного сгустка расплавленной материи.
Анализ корочки шлака показал, что в ней скапливаются соединения кремния и алюминия. Если посмотреть на земную кору и ее химический состав, то в ней наряду с другими элементами также много кремния и алюминия. Поэтому известные ученые Зюсс, Вихерт, Гольдшмидт - предложили для земной коры название "сиаль" - от начальных слогов силиция (кремния) и алюминия. Расчеты геологов и геофизиков показывали, что под сиалем должна залегать несколько более плотная масса, содержащая силиций и магний. Эту зону назвали "сима" (также от начальных слогов силиция и магния). А ядро, где должна залегать самая тяжелая масса, по представлением этих ученых, состояло из никеля и железа (феррум). Этот участок Земли назвали "нифе". Вот так представляло большинство ученых начала нашего столетия внутреннее строение Земли.
Пожалуй, наиболее полно эти взгляды отразил Алексей Толстой в своем романе "Гиперболоид инженера Гарина". Известно, что, когда Толстой писал свой роман, он консультировался по вопросу внутреннего строения Земли с академиком Ферсманом. А Ферсман придерживался взглядов магматистов.
Вспомним, как рисовал замечательный писатель залегание различных горных пород на глубинах при продвижении к центру Земли. Гарин утверждал, что под поверхностью Земли залегают легкие породы. Потом, когда он пройдет земную кору, должен встретиться так называемый оливиновый, или перидотитовый, пояс - слой, состоящий из ультраосновных пород, а еще глубже - рудная оболочка Земли, в составе которой будто бы залегает слой сплошного золота. Вот это золото и привлекало Гарина.
Как мы помним, Гарин получил то, что хотел. Глубочайшей шахтой были пройдены все эти слои. Наконец рабочие после целого ряда сложных событий врезались в слой золота. Когда драгоценный металл был поднят на поверхность и об этом узнали все на земном шаре, золото потеряло свою цену. Оно стало дешевле себестоимости, и затраты на шахту не окупились.
Но соглашаясь в главном - в распределении слоев Земли, магматисты вели между собой бесконечные споры о том, как точнее расшифровать код информации силы тяжести Земли, как изменяется при продвижении в глубь планеты плотность горных пород - постепенно или скачками? При всех этих расчетах учитывались и данные доменных процессов и общий магнетизм Земли. Ведь и сейчас кое-кто думает, что ее магнитное поле связано с железным сердечником. И вот если считать, что внутренние зоны Земли сложены железными массами, то расчеты становились очень простыми. Плотность железных, или, точнее, никелево-железных масс, - около 10-11, а плотность земной коры - 2,63. Значит, нужно было вычислить средние значения плотности для каждой из глубин. Судя по плотности, и были выделены серебряный пояс, золотой пояс и так далее.
Здесь на помощь пришли метеориты. Из них можно выделить две крупные группы: каменные метеориты, состоящие из силикатных горных пород, и железо-никелевые.
В 1947 году с гулом и грохотом промчался по небу огромный метеорит. Казалось, что выстрелила целая батарея мощных артиллерийских орудий. Этот метеорит разбился на части над сихотэ-алиньской тайгой. На поиски метеорита немедленно был брошен отряд ученых и краеведов. Разведчикам удалось подобрать свыше 50 тонн метеоритного железа, содержащего примеси никеля и некоторых других элементов.
Возможно, сказали сторонники магматической точки зрения, метеориты представляют обломки ядра некогда существовавшей планеты. Возможно, каменные метеориты - это остатки коры, а железо-никелевые - ядра той планеты, которая располагалась в области нынешнего пояса астероидов между Марсом и Юпитером. А если так, значит один из незначительных осколков этой планеты, по подсчетам, около 50 тысяч тонн весом, и упал над сихотэ-алиньской тайгой. Большая часть его - 99,9 процента - сгорела при продвижении через плотные слои атмосферы, а 50 тонн - тысячная доля - осталась. Но зато несгоревшие осколки оказались металлическими.
Предположения магматистов оправдались. Те из них, которые принимали в расчет скачкообразные изменения распространения скорости сейсмических волн внутри Земли, говорили, что изменения плотности внутри Земли тоже нельзя представлять в виде постепенного перехода от легких к тяжелым массам. Переход, по их мнению, происходит скачкообразно.
Противники магматистов - трансформисты заявили, что нельзя сравнивать внутренность Земли и ее историю с тем, что происходит при доменной плавке. Группа ученых, которая в свое время объединилась вокруг академика Отто Юльевича Шмидта, пыталась расшифровать код информации силы тяжести с других позиций. Один из ученых этой группы, профессор Е. Н. Люстих, считает, что Земля, согласно теории Шмидта, не переживала стадии расплавления. Сконцентрировавшись из отдельных обломков вещества типа метеоритов, она представляется нам в виде неоднородной массы. Гипотезу о планетном происхождении метеоритов сторонники О. Ю. Шмидта отвергали. Они считали, что метеориты гораздо древнее планет, что они являются первичными частями той первозданной туманности, из которой произошли все планеты и их спутники, в том числе и Земля и Луна.
И вот в Земле, с точки зрения Люстиха, могут существовать скопления бывших метеоритов - участки легких и тяжелых масс. Каждая порода обладает определенной вязкостью. Благодаря этому легкие вещества могут всплывать, а тяжелые погружаться. Люстих вычислил, что тело диаметром около трех километров может опускаться (если оно тяжелое) или подниматься кверху (если легкое) со скоростью примерно 500 километров за один миллиард лет. Тело меньшего размера перемещается с меньшей скоростью. За тот же миллиард лет тело, имеющее в поперечнике один километр, будет погружаться или всплывать только на 50 километров. При этом вертикальном перемещении глыб, расположенных внутри Земли, освобождается настолько большое количество энергии, что в отдельных зонах могут возникнуть расплавления. Этой энергии хватит и на то, чтобы объяснить все процессы смятия горных пород.
Другой ученый этой группы - Г. Д. Панасенко - приводит нас к еще более сложным представлениям о внутреннем состоянии Земли. Он говорит, что мы должны здесь учитывать те законы физики и химии, которые связаны с внутренним строением атома.
Если взять для примера атом платины и для наглядности представить его размеры с Московский университет, то окажется, что ядро этого атома, заключающее в себе почти всю массу, будет иметь величину не более кубического сантиметра.
Если какое-то количество электронных оболочек сорвано, атомы можно сблизить. При этом вещество, сохраняя свой химический состав, станет немного плотнее, тяжелее. И может быть, не обязательно, говорит Панасенко, представлять себе расслоение Земли по химическому составу. Он может быть единым как в поверхностных, так и в глубинных своих зонах.
Но под влиянием тех огромных давлений, которые существуют внутри Земли, могут возникнуть изменения в строении атомов. Расчеты показывают, что в центре Земли давление должно достигать трех миллионов атмосфер, а на границе ядра и мантии оно равно полутора миллионам атмосфер. Такое огромное давление, конечно, приведет к какой-то перестройке атомов. Их состояние будет, конечно, совсем не тем, которое известно нам на поверхности Земли, изменятся при этом их внутренняя структура и плотность пространственного расположения... Одни и те же по химическому составу горные породы будут иметь на разных глубинах совершенно различную плотность. А изменения плотности могут быть скачкообразными.
Кроме того, известно, что атомы, лишенные верхних электронных оболочек, приобретают металлические свойства. Почему, например, мы должны представлять себе, что внутри Земли обязательно должно быть железо? Там может находиться какое-то вещество со свойствами металла, а эти свойства могут быть результатом изменения облика атомов.
Вот так сейчас пытаются расшифровать эти две цифры - плотность Земли и ее поверхности.
А недавно выдвинута идея о том, что в числе элементарных частиц атома может находиться гравитон - элементарная частица, носитель силы тяжести, гравитации (отсюда и название), что в процессе жизни элементарных частиц гравитон может дать позитрон и электрон, что он может быть разложен на другие элементарные частички. Если гипотеза гравитона верна, то перед нами открываются новые перспективы, новые возможности доказательства изменения веса вещества с возрастанием глубин. Может быть, где-то здесь недалеко решение проблемы преодоления силы тяжести?
Шифр кода информации Земли об ускорении силы тяжести еще не разгадан до конца. От решения этой задачи зависит очень много проблем, имеющих и научное и народнохозяйственное значение. И вероятно, недалеко то время, когда будет создана единая теория строения Земли, открывающая новые возможности, в частности, и в поисках полезных ископаемых и их добычи.
В очень интересной книжке "Вселенная, жизнь, разум" профессор И. С. Шкловский ставит такой вопрос: "Есть ли жизнь на Земле?" Разумеется, с точки зрения тех разумных существ, которые могли бы населять другие планеты и, в частности, Марс.
Первое впечатление при ознакомлении с Землей было бы недостаточно утешительным. Определяя ее температуру, наши небесные соседи обнаружили бы удивительные явления. Они установили бы, что поверхность атмосферы имеет очень высокие температуры, и, конечно, при этом сделали бы вывод, что жизни на Земле при такой температуре быть не может.
В то же время они отметили бы странный парадокс. При такой высокой температуре Земля не светится. Если бы с помощью радиотелескопов они стали изучать температуру нижних слоев атмосферы, то поразились бы еще больше. Здесь температура значительно ниже 100 градусов, а иногда резко опускается ниже нуля. В таких условиях жизнь как будто может существовать.
Вот какие загадки ставит наша родная планета, если смотреть на нее со стороны. Впрочем, она и нам задает задачи не менее странные и удивительные.
В начале 1963 года в Горьковском кремле собрались астрономы для обсуждения, некоторых научных материалов, полученных в последние годы. Особый интерес вызвала работа группы горьковских ученых, которые в Крыму, на вершине Ай-Петри, установили искусственную Луну диаметром почти в 5 метров. Модель Луны служила для проверки данных, которые были получены при изучении поверхности настоящей Луны.
Ученым, работавшим под руководством доктора физико-математических наук профессора В. Троицкого, удалось установить ряд любопытных явлений.
Прежде всего определили, какие породы слагают поверхность Луны. Оказалось, что по своей теплопроводности они очень близки к нашим средним, основным и кислым породам. Это габро, диорит, гранит.
Выяснилось, что температура поверхности Луны подвержена резким колебаниям, зависящим от ее нагрева солнечными лучами. Но уже на сравнительно небольшой глубине температура более или менее постоянна. Далее она возрастает и достигает 1000 градусов на глубине 50-60 километров.
Удалось построить кривую температур Луны. Она оказалась все время возрастающей, и ученые пришли к выводу, что здесь имеется полная аналогия с тем, что мы наблюдаем на Земле.
Наблюдаем ли? Могут ли ученые сказать, что они в состоянии построить кривую температур Земли? На этот вопрос можно ответить лишь с некоторой долей вероятности. И прежде всего надо разделить этот вопрос на две неравные части. Отдельно надо и ответить на них. Ведь температуры атмосферы Земли и внутренних ее частей разные.
Кривые температуры для атмосферы мы можем построить довольно точно. Действительно, наблюдения, которые можно было провести с поверхности Марса, подтвердились бы земными исследованиями последних лет. На больших высотах температура достигает очень высоких значений, а с приближением к поверхности Земли она уменьшается. Здесь мы увидели бы два температурных минимума и два максимума, которые во многом определяют тип и характер кривых температур "неба".
Максимально холодные зоны, оказывается, расположены на высотах в 50-70 и в 10-30 километров от поверхности Земли; теплые максимумы - на высотах 100-150 и 40-50 километров. В минимальных зонах температура опускается до минус 70-75 градусов, а в максимальных повышается до 100 и больше градусов. В верхнем максимуме она достигает нескольких тысяч градусов. Все это мы узнали, используя новейшие методы наблюдения, в том числе геофизические ракеты и искусственные спутники Земли.
Но если бы марсиане решили определить температуры нижних слоев нашей планеты, особенно мантии и ядра, они натолкнулись бы на непреодолимые трудности. К сожалению, и мы, живущие на Земле, находимся почти в таком же положении. Предположений, гипотез много (их могли бы выдвинуть и марсиане. Вспомним, к примеру, наши споры о температуре Венеры!). А вот точных данных почти нет.
Еще в прошлом столетии было отмечено постепенное увеличение температуры с глубиной. В небольших горных выработках и в неглубоких скважинах температура поднималась в среднем на один градус при погружении на каждые 33 метра. Эти цифры в свое время вошли во все учебники мира, и авторитетность их была непререкаемой. Но с проведением глубоких горных выработок стало ясно, что эти средние данные совершенно не дают нам оснований делать выводы о тепловом режиме даже поверхностной зоны Земли! В отдельных участках континентов температура оказалась резко различной. В одних значительно выше средней, в других - намного меньше. А иногда температура сначала повышалась, потом резко понижалась. Выходит, что для каждого района земной поверхности свой температурный режим.
Например, на Кольском полуострове температура увеличивается в среднем на один градус на каждые 150-160 метров глубины. Примерно такой же режим изменения температур наблюдается в целом ряде скважин "Второго Баку". Причем эти изменения нарастают не плавно и постепенно. В целом же ряде случаев - резкими скачками в зависимости от циркулирующей подземной воды!
Есть на Южном Урале местечко Янган-Тау, в котором температура вначале резко возрастает и на глубине в 300 метров достигает плюс 300 градусов. Затем, по мере продвижения вглубь, она снова уменьшается. Здесь мы встречаемся с резкой температурной аномалией. Она, возможно, связана с процессами окисления углерода или радиоактивного распада. Замечено, например, что вытекающий из зоны температурного максимума газ слегка радиоактивен.
На земном шаре выявлено много других участков с аномальными температурами. И эти аномалии не укладываются ни в какую закономерность.
Но если бы мы признали закономерное увеличение температур с возрастанием глубины (один градус на каждые 33 метра), то для зоны земного ядра мы получили бы устрашающую цифру - не меньше 200 тысяч градусов! Если бы на самом деле в центре Земли существовала такая температура, то наша планета давно взорвалась бы и превратилась в газовое облако. Поэтому ученые, которые рассматривают вопросы температурного режима внутренней зоны Земли, произвольно уменьшают эту цифру.
Так геофизик Гутенберг, изучавший этот вопрос в конце прошлого столетия, считал, что температура под земной корой более или менее постоянна и не превышает четырех-пяти тысяч градусов. Другие ученые утверждают, что температура с глубиной закономерно увеличивается, называя максимальную цифру в десять тысяч градусов в ядре Земли.
Лишь академик Вернадский еще в 1934 году выступил с утверждением, что температуры с глубиной могут понижаться. Это вызвало резкий отклик многих ученых на XVII Международном геологическом конгрессе, о котором рассказано в начале книги. Сказались сила традиции, привычки к "удобной гипотезе".
Взгляды Вернадского впоследствии нашли сильную поддержку в теории О. Ю. Шмидта. А когда были открыты явления радиоактивности, ученые получили в руки доказательства сложности термической жизни Земли. Было высказано предположение, что если в ней более или менее равномерно распределены радий, торий, уран, то Земля должна разогреваться. Накопление тепла, возникающего от распада радиоактивных веществ, должно быть настолько велико, что Земля уже давно пережила бы стадию полного расплавления.
Недавно в Институте физики Земли Академии наук СССР кандидат физико-математических наук Е. А. Любимова закончила расчет баланса тепловой энергии Земли. Исходя из средних цифр распределения радиоактивных веществ в земной коре, Е. А. Любимова предположила, что и на глубинах должно содержаться такое же количество радиоактивных элементов, а в связи с этим в ядре некогда холодной планеты должна образоваться разогретая масса. Е. А. Любимова подсчитала, сколько времени потребуется Земле на полное расплавление, каковы глубинные процессы ее жизни, как этот разогрев влияет на ход землетрясений, на смятие поверхностной зоны Земли. Иными словами, эти расчеты доказывают, что Земля в настоящее время разогревается.
Но ведь пока еще не доказано, что радиоактивные вещества распределены равномерно во всех зонах Земли. Вот почему целый ряд ученых, особенно те, кто придерживается точки зрения магматистов, считают, что Земля уже пережила стадию расплавления и сейчас остывает, что горные хребты возникли в результате уменьшения объема планеты. Этот процесс сравнивался с тем, что происходит с кожицей печеного яблока, которая морщится при усыхании.
Интересна точка зрения сторонников гипотезы конвекционных токов, предполагаемых в мантии Земли. Исследователи считают, что поверхность Земли охлаждается, а из недр планеты идут токи тепла, которые поддерживают ее тепловой режим.
А если встать на точку зрения академика Вернадского и представить себе, что Земля в прошлом не разогревалась? Тогда можно допустить, что на глубине, в зонах, расположенных далеко от поверхности Земли, могут быть участки с отрицательной температурой. По аналогии с атмосферой Земли, ее внешней оболочкой, учитывая особенности среды, ее физические условия, можно предположить, что в земных недрах тоже существуют какие-то максимумы и минимумы температур. Может быть, в отдельных участках температура близка к абсолютному нулю. Не здесь ли кроется разгадка сейсмических сигналов, как бы говорящих, что внутри Земли жидкая масса?
Известно, что при температуре минус 273 градуса или близкой к ней возникают явления так называемой сверхтекучести: породы начинают скачкообразно принимать новые, совершенно им не свойственные при обычной температуре качества. Не этим ли объясняются особенности вещества глубин?
Вот вопросы, которые возникают, когда мы начинаем изучать распределение температур в недрах нашей планеты. Так и борются между собой два мнения. Одно - о наличии высоких и очень высоких температур внутри планеты; другое - о холодном состоянии ее внутренних зон. Какое мнение верное? Ответа на этот вопрос наука пока еще не дала.
Есть одна красивая башкирская легенда, в которой рассказывается о том, как отряды кочевников отражали нашествие татаро-монголов. Битва разгорелась у горы Магнитной. Прижались к горе защитники. Их осталось немного. Тучами шли орды захватчиков. Они забрасывали башкир огромным количеством стрел. Но что это? Стрелы на глазах изумленных лучников отклонялись, не попадали в цель. Их притягивал к себе магнит той горы, которую защищали отважные воины. "Колдовство!" - решили устрашенные татаро-монголы и повернули своих коней.
Так в поэтических народных образах запечатлелись свойства магнита. Мы знаем, конечно, что такой силой не обладают магнетиты не только горы Магнитной, но и любых других месторождений. В музее Свердловского горного института однажды решили выставить кусочек магнетита, который притягивал бы к себе различные железные предметы. Из нескольких сотен образцов удалось найти только один, который довольно хорошо притягивал железные иголки и мелкие гвозди. Притянуть стрелу такой магнит, конечно, не смог бы.
Если мы возьмем самый обычный магнит, с которым в школах проводят простейшие опыты, то мы увидим, как, притягиваясь к нему, повертывается стрелка компаса. И когда мы пытаемся объяснить причину магнитной силы Земли, влияющей на стрелку компаса, то невольно рассуждаем по аналогии. Мол, внутри Земли тоже скрыт огромный железный сердечник.
А на самом деле есть ли в Земле такой сердечник? Если принять гипотезу магматистов и сравнить один из этапов развития Земли с остыванием чугуна, то аналогия с магнитным железным сердечником напрашивается сама собой. Но как же быть с точкой Кюри? Это температура 760 градусов Цельсия, когда пропадают магнитные свойства железа. Значит, внутри Земли температура должна быть ниже 760 градусов. Но такой вывод мало устраивает магматистов. Ведь он противоречит их теории расплавленного земного ядра.
Чтобы как-то примирить предположение о существовании железного сердечника Земли с представлением о высокой температуре ее ядра, ученые иногда прибегают к математическим расчетам. Один из расчетов показал, что на точку Кюри влияет давление, что при давлении в три миллиона атмосфер она должна сместиться до 4240 градусов.
Магнитная информация!.. Ее надо уметь расшифровывать, а сведения о том, как ведет себя магнитная стрелка, чрезвычайно многообразны.
Около 300 лет тому назад Лондонское королевское общество - так называется английская Академия наук - постановило проводить систематические наблюдения над поведением магнитной стрелки компаса. Изучать прежде всего начали ее склонение. Как известно, она показывает не на географический полюс, а на магнитный. Между направлением стрелки компаса и направлением географического меридиана всегда существует определенный угол. Этот угол и называется склонением. Его можно определить для каждой местности. Если объединить одинаковые склонения и провести между ними линии, то они на глобусе вытянутся в магнитные меридианы.
Знание склонения чрезвычайно важно для мореплавателей и летчиков. Еще не так давно магнитная стрелка была главнейшим ориентиром при прокладывании курса корабля. Трехсотлетние наблюдения, которые были проведены Лондонским королевским обществом, и в наши дни представляют чрезвычайный интерес. Мы по склонению и другим данным определяем так называемое нормальное магнитное поле Земли, имеющее свои закономерности. Оказалось, что оно не остается постоянным, а все время смещается. Сейчас такие наблюдения проводятся во всех крупных Геофизических обсерваториях мира.
Для характеристики нормального магнитного поля, кроме склонения, в обсерваториях наблюдают так называемое наклонение. Стрелка компаса расположена параллельно горизонту только в зоне, близкой к экватору, а на магнитных полюсах практически она должна стоять вертикально. В средних широтах стрелка компаса под разными углами наклонена к горизонту. Нанесенные на глобус линии, соединяющие равные значения наклонений, примерно соответствуют широтам.
Говорят, что третьей составляющей магнитного поля является сила, с которой стрелка притягивается к полюсу. И ее научились измерять и выражать в определенных значениях. Около полюсов эта сила значительно больше, чем у экватора.
Если взять и провести мысленно через всю Землю линию между магнитными полюсами, так сказать магнитную ось, то мы увидим, что она не пересечет центр Земли, а пройдет от него в 1200 километрах. И если магнитное поле Земли создается железным сердечником, то источник магнетизма должен быть расположен внутри планеты эксцентрично, ближе к определенной части поверхности Земли.
Но здесь новое противоречие с фактами. Рассматривая строение Земли по данным сейсмики, мы видели, что внутри планеты имеются концентрические геосферы; сфер же, которые были бы расположены эксцентрично к поверхности Земли, там нет. Как же разрешить это противоречие между сейсмической и магнитной информацией? Вывод один: никакого железного сердечника внутри Земли нет!
Нам известно, что в целом ряде участков нарушается нормальное магнитное поле Земли. В этих зонах наблюдаются резкие аномалии, причем иногда магнитная стрелка показывает куда угодно, только не на полюс. Одна из таких крупнейших магнитных аномалий в нашей стране располагается в пределах Курской, Белгородской и смежных с ними областей. Она получила название Курской магнитной аномалии.
В свое время, еще до революции, этой аномалией занимался профессор Московского университета Лейст. Он выделил участки сильных и относительно слабых аномальных зон и нанес их на карту. Лейст объяснил аномалию наличием крупных скоплений железных масс внутри Земли.
Во время революции материалы Лейста попали за границу, и уже в первые годы советской власти немцы пытались продать их Советскому правительству. В. И. Ленин, лично занимавшийся этим вопросом, отказался купить материалы Лейста и предложил геологу Губкину возглавить новую экспедицию по изучению Курской магнитной аномалии. Эта работа велась довольно долго и завершилась лишь после Великой Отечественной войны. Там были открыты участки, где железная руда залегает близко к поверхности, и уже сейчас Белгородский и целый ряд других карьеров дают нашим заводам, расположенным в центральной части СССР, большое количество высококачественного магнетита.
По самым скромным подсчетам оказалось, что в пределах Курской магнитной аномалии содержится более половины мировых запасов железной руды.
Такие крупные магнитные аномалии наблюдаются и в целом ряде других участков. Например, в области Северного Ледовитого океана магнитная аномалия тянется вдоль подводного хребта Ломоносова. Очень сильная магнитная аномалия располагается в южной части Атлантического океана. Много их и в других районах земного шара. Эти аномалии сейчас в основном изучены и нанесены на карту. Геологи расшифровали многие из них, причем данные магнитных измерений в целом ряде случаев подтвердили буровые скважины.
Оказалось, что довольно сильная магнитная информация поступает к нам из различных участков, расположенных сравнительно близко под поверхностью Земли. Эти участки связаны с особенностями строения земной коры. Расшифровав код магнитной информации, узнали, а потом проверили бурением, что поверхность гранитного слоя, залегающего под осадочным в пределах Европейской части СССР, показывает наличие иногда вздутий, иногда больших глубоких погружений. Мы получили возможность представить себе рельеф фундамента Европейской части СССР.
В некоторых участках этот фундамент выходит близко к поверхности. Например, в Карелии, на Кольском полуострове, на Украине и в окрестностях Воронежа. Иногда же он залегает на очень больших глубинах, например около Сарапула, в смежных участках Татарской и Башкирской АССР и Пермской области, где выделяется так называемая Сарапульская впадина, в которой фундамент расположен на глубине 10-12 километров от поверхности Земли.
Чем вызван этот гигантский "котел" в пределах Европейской части СССР, геологи пока не знают. Несомненно, какая-то из последующих сверхглубоких буровых скважин будет пройдена в Сарапульском котле, но сейчас мы можем только строить гипотезы о причинах формирования этой огромной впадины.
Распределением нормального и аномального магнитных полей Земли не заканчивается код магнитной информации. К нам поступает еще более сложная магнитная информация, которая свидетельствует о том, что магнитное поле Земли не остается постоянным, оно все время изменяется. Каждую секунду магнитное поле становится иным.
Различают очень много типов таких изменений, или, как говорят, вариаций, магнитного поля Земли. Кроме коротких периодических возмущений, замечаются изменения, зависящие от времени суток - суточные вариации и от времени года - годовые вариации магнитного поля Земли. Есть еще более сложные - вековые и даже геологические вариации магнитного поля Земли.
Когда стали детально изучать мелкие вариации - ежеминутные, суточные и годовые, - то заметили, что в их распределении намечается отчетливая связь с тем, что происходит на Солнце.
23 февраля 1956 года, в 8 часов утра по средне-европейскому времени, на Солнце произошел взрыв необычайной силы. Мощность его приравнивали к взрыву миллиона водородных бомб. Через небольшой промежуток времени на Земле началась магнитная буря. Прекратилась радиосвязь, на некоторых участках вышла из строя и телефонная связь. Даже скорость вращения Земли вокруг своей оси также изменилась. Земля затормозила свое движение на одну стотысячную долю секунды! Это очень и очень много для такого сверхточного механизма, каким является движущееся небесное тело.
На магнитное поле Земли влияют и сильные землетрясения, в особенности глубокофокусные, зона возмущения которых расположена в слое Голицына, на глубине около 800 километров от поверхности.
Есть и другие закономерности, подмеченные магнитными обсерваториями. Длительные наблюдения показали, что нормальное магнитное поле Земли подчинено закономерным вековым колебаниям. Данные наблюдения ежегодно наносятся на специальную карту, и сравнение их позволяет проследить закономерности векового хода изменения нормального магнитного поля.
А можно ли "увидеть" древние магнитные меридианы, выявить древнее нормальное магнитное поле? Оказывается, можно. Существуют способы изучения так называемого остаточного магнетизма, характерного для древних геологических эпох. Образно выражаясь, каждая частичка, расположенная в какой-нибудь податливой среде, представляет собой самостоятельный магнит, полюсы которого ориентированы на магнитный полюс данной эпохи. Когда эта среда затвердевает, в ней окаменевают и древние меридианы. Окаменелый меридиан!
Мы только что говорили, что точка Кюри в расплавленной массе равна 760 градусам. Представим себе поток вязкой полужидкой лавы, вытекающей из жерла вулкана. До тех пор, пока температура этой лавы выше 760 градусов, в ней не отражается магнитное поле Земли. Но стоит пересечь лаве этот рубеж, как в ней появятся отдельные магнитики, которые сразу же ориентируются по магнитным меридианам. А потом лава начинает застывать, и как только она затвердеет, застынет и направление магнитных частиц. Так в лаве окажутся окаменелые меридианы прошлых геологических эпох.
То же самое происходит в вязком морском иле, в котором отдельные составляющие его частички также ориентируются по древним магнитным полям. Стоит окаменеть этому илу, и в нем также затвердеют древние меридианы.
Геологи научились вырисовывать контуры этих древних меридианов, и когда были обобщены данные всех континентов, то оказалось, что магнитные полюса в разные эпохи располагались в различных участках Земли!
Вот как "пропутешествовал" Северный полюс. Полтора миллиарда лет тому назад он находился в области Канадских озер, потом стал перемещаться в широтном направлении на запад и спустя миллиард лет очутился в центре Тихого океана, в зоне Гавайских островов. Для того чтобы пройти от Гавайских островов до современного Дальневосточного побережья, ему понадобилось около 200 миллионов лет. Затем он резко повернул на север и двигался далее вдоль северного побережья Азии. Еще 100 миллионов лет назад полюс находился в зоне Берингова пролива, он продолжал свое "путешествие" и, наконец, достиг современного местоположения.
При изучении движения полюса выявилась еще одна очень любопытная деталь. Линии древних меридианов разных континентов не сходились в одной точке. Создавалось такое впечатление, что в одну и ту же геологическую эпоху было несколько магнитных полюсов - предположение, конечно, совершенно невозможное.
Кому-то из ученых пришла мысль восстановить очертания континентов так, как рисовались когда-то Вегенеру. И получилось чудо! Если, следуя гипотезе Вегенера, слить воедино все континенты, то и магнитные меридианы каждой эпохи сбиваются в одну точку. И сейчас палеомагнитологи при изучении положения древних меридианов вносят в свои измерения так называемую поправку Вегенера. Старая гипотеза неожиданно возродилась, получив подкрепление от геофизиков, от магнитологов. И вновь начались горячие дискуссии.
Магматисты некоторое время торжествовали. Казалось, они получили бесспорное подтверждение тому, что под земной корой имеется расплавленная масса, по которой движутся, плавают континенты. Магматистам "противники" возражали: изменялось только положение магнитных полюсов, а континенты оставались неподвижными, несовпадение магнитных меридианов связано только с геологическим ходом изменения нормального магнитного поля Земли.
И загадка осталась нерешенной. Ее решение - это дело будущего. Богатейший код магнитной информации ждет, чтоб его расшифровали.
Новые данные были получены в последние годы, когда в нашей стране и в США были запущены искусственные спутники, когда с Земли в космос ринулись космические корабли, когда мы стали исследовать и сравнивать магнитные поля Земли, Луны, Венеры, Марса. Сегодня совершенно очевидно, что наибольшее магнитное поле имеет наша планета. Оно распространяется на десятки тысяч километров от ее поверхности.
Сейчас ученые выделили так называемую магнитную сферу Земли, которая представляется в виде очень сложных магнитных силовых линий, опоясывающих всю нашу планету.
У Луны магнитного поля не оказалось, во всяком случае такого магнитного поля, которое мы могли бы зафиксировать аппаратурой, установленной на космических кораблях. Американский космический корабль "Маринер-2", пролетевший в 1962 году мимо Венеры, не обнаружил магнитного поля и у этой нашей соседки. Это было очень важным открытием. Раньше ученые могли говорить о том, что у Луны нет магнитного поля, потому что ее масса слишком мала для того, чтобы обеспечить условия формирования магнитного поля. Что же касается массы Венеры - она близка к массе Земли. Почему же у нашей планеты есть магнитное поле, а у Венеры нет?
Значит, дело не в массе!
Так магнитная информация, полученная из космоса, опять поставила перед нами новую загадку, которую мы пока не в состоянии решить.
Детальное изучение магнитной сферы Земли показало, что в ней имеются какие-то отступления, связанные с крупными магнитными аномалиями. От магнитных зон, расположенных над поверхностью земной коры, к крупным магнитным аномалиям тянутся линии, которые можно было бы изобразить в виде "отрогов". Один из самых больших "отрогов" отмечен в южной части Атлантического океана. Он подходит к крупной магнитной аномалии, которая там расположена. Чем вызваны эти "отроги", как объяснить их возникновение? Эта магнитная информация получена совсем недавно, и она еще ждет своего объяснения.
Постепенно код магнитной информации приводит нас к представлениям о причинах происхождения магнитного поля Земли. Мы знаем, что есть несколько источников сил, влияющих на магнитное поле Земли. Первый очень сильный источник действительно находится внутри Земли. Что он собой представляет, мы посмотрим позднее.
Другой источник магнитного поля, влияющий на распределение магнитных аномалий, находится в земной коре, или в верхней мантии Земли. Он связан со скоплениями пород различной магнитности - либо очень сильной, либо слабой. Их расположение и нарушает нормальное магнитное поле Земли. Кроме того, источники магнитного поля находятся и над Землей, в магнитной сфере Земли, и, наконец, за 150 триллионов километров от нашей планеты - на Солнце.
Таким образом, магнитное поле Земли создается не каким-то одним "железным сердечником", а целым комплексом очень сложных явлений и земного и космического происхождения.
В 30-х годах на севере работала экспедиция под руководством инженера Миронова. Она должна была проследить, имеются ли блуждающие электрические токи в водах Баренцева моря. Экспедиция была снабжена очень точной аппаратурой, приборы могли регистрировать тысячные доли ампера и тысячные доли вольта. Но когда электроды были опущены в море, то вся установка вдруг перестала работать: приборы перегорели.
Экспедиция вернулась за новой аппаратурой. При новом эксперименте удалось установить, что иногда блуждающие токи в морях достигают силы в несколько ампер, а напряжения - до десятков и даже сотен вольт!
Постепенно накапливались знания о блуждающих токах, пронизывающих не только воду, но и Землю. Выявилась четкая зависимость между жизнью Солнца и распространением в Земле блуждающих токов. Правда, по пути движения этих токов на них влияет ряд других явлений, связанных с распределением внутри земной коры горных пород, которые являются относительно хорошими или, напротив, плохими проводниками. Удельное электросопротивление резко повышается там, где слои относительно сухие, и уменьшается там, где породы омываются подземной водой, в особенности если в ней есть химические соединения.
На основании этих наблюдений возникла интересная отрасль геофизики - электроразведка, с помощью которой можно установить условия залегания отдельных полезных ископаемых, можно проследить, как под землей располагаются те или иные горные породы. Конечно, для электроразведки используются не только естественные блуждающие токи. Через породы специально пропускают либо постоянный, либо переменный ток. Контроль за поведением электрического тока в Земле и дает информацию о распределении в верхних частях земной коры разнообразных горных пород.
К сожалению, современная аппаратура, с помощью которой проводятся все эти исследования, имеет недостаточно высокую точность, и уже на некоторой глубине показания приборов дают не совсем удовлетворительные результаты. Ученые работают над повышением чувствительности электроразведки, а в связи с этим над увеличением глубины, на которой можно изучать распространение различной силы электрических токов, пронизывающих Землю.
Мы, например, пока не знаем, как распространяются блуждающие токи в зонах, расположенных под земной корой. Что эти токи пронизывают Землю во всех направлениях - несомненно. Но как происходит циркуляция электрического тока в мантии или в ядре Земли? И здесь, в попытках объяснить эти процессы, опять столкнулись две противоположные теории.
Если мы встанем на точку зрения Вернадского - Шмидта и предположим, что на большой глубине температура отрицательная, близкая к температуре абсолютного нуля, то мы должны будем учитывать явление сверхпроводимости, которое, как известно, возникает в породах при таких температурах. Ток, пущенный по этим породам, будет бесконечно циркулировать по ним в одном и том же направлении, создавая колоссальный соленоид.
При быстром вращении Земли вокруг своей оси в магнитном поле Солнца в нем должен возбуждаться ток огромной силы. Может, он и порождает магнитное поле Земли. Ведь нет же мощного магнитного поля у наших небесных соседей! Луна и Венера вращаются вокруг оси очень медленно. Это предположение понуждает отказаться от идеи железного сердечника Земли. Соленоид позволит обосновать и эксцентричность магнитного ядра Земли, которую мы устанавливаем по магнитным сигналам, идущим из глубины нашей планеты. Если под поверхностью Земли действительно имеется такое "динамо", то оно может в зависимости от тех или иных обстоятельств несколько изменять свои контуры, что и вызовет изменение нормального магнитного поля Земли.
Может быть, не только склонение, но и наклонение магнитной стрелки, как и целый ряд других явлений, связаны с этим земным "динамо". А если предположить, что под земной корой имеется несколько соленоидов (что вполне возможно, потому что области низких температур могут располагаться обособленными зонами), то и некоторые крупные планетарные магнитные аномалии можно объяснить не скоплениями железных масс, а циркуляцией электрического тока. Иначе трудно понять, почему центры таких аномалий несколько смещаются в вековом ходе жизни Земли.
Само собой разумеется, что это только допущение, но и представление о железном сердечнике Земли - тоже всего лишь допущение, основанное на магматической теории, которая утверждает, что во внутренних зонах нашей планеты господствуют температуры в тысячи градусов.
А предположение о земном "динамо" хорошо согласовывается и с представлением о жидком ядре Земли, которое скорей всего также объясняется сверхтекучестью пород при сверхнизких температурах. Не здесь ли надо искать ответ на вопрос о том, что же в конце концов располагается во внутренней зоне нашей планеты? Не здесь ли надо искать новые источники энергии? Ведь если удастся использовать электрические токи Земли, это откроет перед человечеством совершенно неисчерпаемые возможности господства над природой.
В 30-х годах в районе Большого Медвежьего озера в Канаде пролетел самолет. Это была очередная аэрофотосъемка территории. Когда исследователи проявили кинопленку, то они обнаружили, что на некоторых участках в районе нынешнего поселка Эльдорадо Лабин-Пойнт растет много астрагала - полукустарника из семейства мотыльковых.
Тогда никто не придал этому большого значения, и лишь значительно позднее геологи установили, что с областью распространения астрагала совпадают, как правило, месторождения урановой руды.
Но в то время месторождения урана не представляли промышленного интереса. Все природные урановые соединения изучались лишь с минералогической точки зрения. И только тогда, когда уран стал важнейшим сырьем для производства атомного оружия и развития энергетики, его месторождения стали разведываться во всем мире с лихорадочной быстротой.
Вот тогда и вспомнили о старых снимках. Стало известно, что астрагал дает сигнал на поверхность о том, что где-то на глубине есть концентрации урана и радиевой руды. Было установлено, что целый ряд других разнообразных растений также показывает зоны развития урана и радия.
В результате сильного излучения этих элементов растения, произрастающие над месторождениями радиоактивной руды, искажают свою обычную форму, дают целый ряд различных уродливых мутаций. Эта уродливость может проявиться в изменении окраски цветов, стеблей и листьев многих растений. Некоторые растения дают искривленные формы, и эти уроды помогают геологам находить очень ценные и важные месторождения.
А иные растения произрастают только там, где нет урановой руды. Это тоже очень важно. Такие области перечеркиваются на карте, и там поисковых работ не производится.
Но не только растения служат индикаторами радиоактивных руд. Во многих случаях сами горные породы при внимательном их изучении рассказывают о том, где имеются концентрации урана или радия. Можно сказать, что своеобразная любовь замечается и между элементами радиоактивного ряда и отдельными минералами. В то же время уран и радий терпеть не могут присутствия некоторых других элементов, а в связи с этим и содержащих их минералов.
Несколько лет назад в США, в шахте Колорадо, в районе месторождения Сан Мигуэль-Ривер, были обнаружены окаменелые деревья. Один из стволов достигал в длину около 30 метров и имел толщину свыше метра. Другой вытянулся на 20 метров, а толщиной был немногим меньше метра. Свыше ста тонн урановой руды было добыто из этих стволов! Из руды получили около шести тонн окиси урана, а также около двух граммов радия и ряд других элементов.
Такая связь урана и радия с ископаемыми растениями отмечена повсеместно на земном шаре. Уран и радий "любят" все остатки органической жизни. Они часто встречаются не только в окаменелых стволах, листьях или стеблях растений, но и там, где в результате накопления разнообразных остатков животных осело много фосфорных минералов. Известны скопления урана и радия в фосфоритах, тех самых мирных минералах, из которых добывают суперфосфаты, идущие для удобрений.
Уран и радий "неравнодушны" и к разнообразным кислым и средним горным породам, прежде всего к тем, которые застыли в вулканических очагах. Особенно часто встречаются радиоактивные руды в сочетании с месторождениями железа, титана, самородных элементов, рожденных в кислых и средних горных породах.
Узнав про эти "симпатии" урана и радия к отдельным элементам и их минералам, геологи-разведчики проводят поиски радиоактивных металлов на таких участках, где встречаются эти минералы-спутники.
Вместе с тем уран и радий "ненавидят" серу. Там, где есть сера, а в особенности сернистые минералы, там лучше уран и радий не искать. Это для них "запрещенная зона", вот почему в местах скопления сернистых руд разведчики радиоактивных элементов не появляются.
Есть и другие сигналы радиоактивных элементов. Многие минералы выдают их своей особенной окраской, своим особенным обликом. Обычно серые, светло-серые, белые, желтоватые полевые шпаты, повсеместно встречающиеся в разнообразных горных породах (их даже называют породообразующими минералами), в местах скоплений урана или радия приобретают красную расцветку. Они как будто кричат исследователю: "Остановись! Я посылаю сигнал радиоактивности - красный цвет. Внимание! Здесь уран, здесь радий". И только неопытный исследователь пройдет мимо этой грозной предупреждающей расцветки.
Можно назвать много других минералов и горных пород, которые тоже сигнализируют о содержании урана или радия в горных породах. Разнообразные карбонаты, известняки и доломиты также становятся розовыми и даже красными и ярко-красными там, где в Земле скрыты скопления урановых и радиевых минералов.
Оказалось, что радиоактивные минералы очень "любят" древние горные породы, возраст которых исчисляется сотнями миллионов и миллиардами лет. В многочисленных африканских месторождениях, в особенности в пределах Конго, а также в Канаде, США и во многих других районах ученые подвергли детальному исследованию зоны распространения древних и древнейших пород и почти повсеместно там находили скопления урановой и радиевой руды.
А такие минералы, как кварц, приобретают преимущественно дымчатую или сиреневую окраску, тогда как в других условиях они бесцветны, или густо-черные и черные, или белые.
Есть такой минерал - флюорит, состоящий из фтористого кальция. Он обладает различной окраской. Встречаются зеленые, желтые, сиреневые кристаллы, но там, где флюорит находится в сочетании с радиоактивными минералами, - там он становится фиолетовым до черного и густо-черного. Он также сигнализирует: "Остановись, посмотри, исследуй!" И внимательный исследователь всегда найдет здесь урановые минералы.
В поверхностных зонах урановые минералы большей частью имеют раскраску разнообразных оттенков ярко-желтого или оранжевого цвета, от густых до светлых тонов.
Это изменение окраски, возникающее под влиянием бомбардировки минералов радиоактивным излучением, сейчас используется промышленностью.
Когда-то очень-очень давно, еще в прошлом и даже в позапрошлом столетии, уральские горщики умели изменять цвет камней, но они для этого пользовались примитивными способами. Они брали, например, черный горный хрусталь - морион, закладывали его в тесто. Тесто ставили в печь, а затем, когда хлеб испекался, из него вынимали перерожденный и обновленный камень. Он становился золотисто-желтым. Этот камень славился среди ювелиров своей красотой.
Сейчас такое же изменение расцветки можно легко произвести в атомном реакторе, причем облученные минералы приобретают устойчивую окраску. Ювелиры часто пользуются этим способом, изменяя цвет алмаза, они придают ему зеленую, ярко-золотистую или коричневую окраску. Такие алмазы весьма ценятся.
Но было бы неправильно думать, что геологи изучают только эти радиоактивные сигналы недр. Современная исследовательская аппаратура позволяет улавливать прежде всего ту ионизацию воздуха, которая возникает в результате активной бомбардировки окружающего пространства альфа-, бета- и гамма-лучами. Воздух становится электропроводящим, и обычные электроскопы, превращенные в настоящее время в электрометры - счетчики радиоактивности, отмечают те участки, где имеются зоны ионизации воздуха. Эти счетчики радиоактивности имеют сейчас разнообразную форму, они построены на различных принципах: некоторые улавливают только альфа-, или бета-, или гамма-лучи; другие реагируют лишь на нейтронное излучение, и так далее. Эти счетчики могут быть использованы для наземной съемки, их можно установить на автомашине. Радиометры поднимают на самолете в воздух и проводят аэрорадиометрические измерения. С помощью аэрорадиометодов быстро обнаруживают зоны сильной ионизации воздуха. Этим выявляются большие скопления радиоактивных минералов. В таких участках производят позднее детальную наземную съемку, сначала также с помощью разнообразных счетчиков, а затем применяются другие виды разведочных работ.
Иногда исследователи сталкиваются с резко пониженной радиоактивностью. Долгое время ее причина оставалась непонятной, но потом удалось установить, что зоны пониженной радиоактивности возникают над нефтяными месторождениями. В теории процесса еще много неясного, но этот факт геологи-нефтяники используют для поисков скоплений нефти.
Ученые подсчитали, что именно радиоактивные элементы во многих случаях и обеспечивают тот огромный приток тепла, который идет из глубины Земли. Один грамм радия при своем излучении дает 200 калорий в час. Это огромная цифра, в особенности если учесть, что такое излучение происходит в масштабе всей Земли. Несколько меньшее количество тепла дают другие радиоактивные элементы - уран и торий, но и они в сумме производят большое количество тепла.
Японским вулканологам удалось установить, что во время извержения вулканов в составе газов содержится много продуктов распада радиоактивных веществ. Не исключена возможность, что отдельные магматические очаги вызваны выделением тепла в местах большой концентрации радия, урана, тория. Правда, некоторые геологи отрицают такую связь, но имеются данные, которые трудно опровергнуть.
А как распределены радий, уран, торий в глубинах Земли?
Некоторые исследователи утверждают, что под земной корой содержится пониженное количество радиоактивных элементов. Другие говорят, что в мантии Земли их столько же, сколько в коре.
Проверить, кто из них прав, можно только бурением. Когда мы получим образцы пород из разных зон мантии Земли, то и ответ будет достаточно ясный.
Известно, что много радиоактивных элементов содержится в зонах крупных разломов земной коры. Вот, например, канадские месторождения в районе Большого Медвежьего озера приурочены к таким разломам. Некоторые исследователи говорят, что связь радиоактивных элементов с разломами свидетельствует о том, что в мантии Земли имеется большое количество разнообразных радиоактивных элементов - урана, радия, тория; может быть, под земной корой их даже больше.
Радиоактивные сигналы, идущие из недр Земли, пока еще полностью не расшифрованы. Мы еще находимся в области гипотез, но уже сейчас радиоактивная информация, поступающая из недр Земли, дополняет те данные, которые мы кладем в основу изучения внутреннего строения нашей планеты.
Один из исследователей загадочного мира элементарных частиц, слагающих каждый атом, лауреат Ленинской премии, член-корреспондент Академии наук СССР Бруно Понтекорво, рассказывает об удивительных особенностях открытой им частички вещества, которая носит название нейтрино: "Представьте чугунную плиту, толщина которой в миллиард раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Так вот, нейтрино в своем движении не заметит этой плиты, оно пролетит через нее так, как будто здесь располагается не чугун, а абсолютная пустота".
Эта таинственная частичка, которую не может остановить даже чугунная плита такой чудовищной толщины, сейчас привлекает особое внимание ученых всего мира. Само собой разумеется, что, обладая такими особенностями, нейтрино находится среди элементарных частиц на особом счету. До того, как узнали о существовании нейтрино, самой маленькой из всех элементарных частиц считался электрон. Но нейтрино по меньшей мере в 500 раз меньше электрона. Еще в 30-х годах текущего столетия существование этой необычайной частицы было предсказано швейцарским физиком Паули. Он изучил так называемое явление бета-распада радиоактивных веществ, когда вещество испускает электроны или позитроны, а при этом теряется еще какая-то частица энергии. Паули предположил, что эта частица энергии улетает вместе с каким-то новым веществом, неизвестным пока науке. Это и было неуловимое нейтрино, которое Бруно Понтекорво все-таки "поймал", несмотря на его невероятную увертливость.
Не только Понтекорво, но и другие ученые, в частности американские физики Райнис и Коуэн, в одном из своих опытов подтвердили теоретические расчеты, по которым нейтрино в процессе, который может быть противопоставлен бета-распаду, должно поглощаться протоном, превращающимся в нейтрон. Эти исследования подтвердили наличие нейтрино.
Понтекорво доказал, что такой процесс можно предсказать: если в атомном реакторе нейтрино будет бомбардировать тонну водорода, ядром которого и является протон, то ежечасно в таком веществе будет примерно около ста превращений протона в нейтрон и в связи с этим поглощение нейтрино.
Ну и, конечно, когда существование нейтрино стало фактом, то оказалось, что все вещество космоса пронизывается этими частицами, летящими со скоростью света во всех направлениях.
Громадным источником нейтрино является наше Солнце. Оно испускает такое количество этих элементарных частиц, что, обладай мы каким-то особым зрением, увидели бы, как через нашу ладонь ежесекундно пролетают десятки миллиардов нейтрино.
Какое же количество этих частиц пронизывает всю Землю!
Естественно, что возникает мысль: нельзя ли посмотреть, какие процессы происходят при задержке нейтрино Землей и отдельными ее геосферами? Может быть, здесь мы получим какую-то новую информацию о глубинном строении планет? Может быть, на смену сейсмометрии планеты, на смену анализу всех колебаний Земли, возникающих при естественных и искусственных взрывах, придет нейтринная "сейсмометрия", если можно сочетать эти два, по существу, различных слова.
Такая нейтринная "сейсмометрия", по-видимому, дело уже недалекого будущего. Может быть, анализируя поведение нейтрино в различных геосферах, мы сможем узнать о состоянии вещества в мантии Земли и ее ядре. И в то же время поймем те геологические процессы, которые происходят в глубинных зонах нашей планеты.
Что же приносит нам информация Земли? Как мы можем сегодня представить внутреннее состояние нашей планеты?
В магазинах подарков очень популярным сувениром является матрешка. Возьмешь, откроешь ее, а там другая матрешка, только немного поменьше. Достанешь ее, полюбуешься, откроешь, а там третья, четвертая, пятая, шестая. В конечном счете очень маленькая, почти незаметная матрешка, которая находится в самом центре игрушки.
Вот и нашу планету в какой-то мере можно сравнить с этой забавной русской игрушкой. Если бы можно было приподнять земную кору, то мы увидели бы мантию Земли. В какой-то мере мантия повторяет очертания и форму земной поверхности. Какой слой мантии мы ни вскрывали бы, он тоже чем-то подобен вышележащему, будет ли это слой Гуттенберга или Голицына. А приоткрыв покров мантии, мы увидели бы ядро Земли. И оно тоже должно копировать поверхностные слои. Внутри ядра лежит ядрышко, самая сокровенная часть нашей планеты.
Но Земля не матрешка, и открыть ее не так-то просто. Вот почему о внутренних геосферах мы знаем пока еще немного - только благодаря той разнообразной информации, которую любезно доставляет нам сама наша планета.
Много мыслей рождает шифр кода тяжести, когда мы взвешиваем поверхностную и внутреннюю зоны Земли. Магнитная информация принесла нам также целый ряд интересных фактов о внутреннем строении Земли. Но мы пока не умеем увязывать показание кода магнитной информации с данными кода тяжести и кода сейсмических волн. Это несмотря на то, что ряд дополнительных данных мы получили из анализа расчетных давлений в различных геосферах, из анализа блуждающих электрических токов.
Да, еще неполон код информации. Мы еще не научились обобщать сведения, расшифровывать радиоактивные сигналы. Мы только догадываемся о том, что может нам дать информация, которая будет получена от некоторых элементарных частичек типа нейтрино, пронизывающих всю Землю. Мы не научились расшифровывать другие виды информации и, вероятно, не все сигналы умеем ловить. Может быть, где-то рядом с нами находится ответ на вопросы о внутреннем строении Земли, о тех процессах, которые протекают в недрах нашей планеты, а мы пока проходим мимо этих сведений. Давно ли мы не замечали магнитных или радиоактивных сигналов, не умели их разгадывать!
Но многое сейчас уже ясно. Уже оставлена, как совершенно не научная, гипотеза о расплавленном слое, лежащем под земной корой. Эти представления, распространенные на заре развития нашей геологической науки, теперь уже, пожалуй, не поддерживаются никем из ученых, хотя, очень популярны среди неспециалистов.
Мы знаем, что и мантия и вещество, скрытое под ее покровом, находятся в необычном состоянии, неизвестном на поверхности Земли. Это состояние связано с огромными давлениями, существующими в недрах нашей планеты. Внутри Земли, по расчетным данным, благодаря возможным срывам электронных оболочек атомов вещество приобретает металлические свойства.
Но все эти заключения пока еще не подтверждены конкретными данными. Вывод напрашивается сам собой. Надо бурить! Надо проникнуть в вещество мантии Земли. Тогда рухнут многие гипотетические построения и человечество обогатится новыми фактами.
"Небо пылало. Бесконечная прозрачная вуаль покрывала весь небосвод. Какая-то невидимая сила колебала ее. Вся она горела нежным лиловым светом. Кое-где показывались яркие вспышки и тут же бледнели, как будто на мгновение рождались и рассеивались облака, сотканные из одного света. Сквозь вуаль ярко светились звезды. Вдруг вуаль исчезла. В нескольких местах еще раз вспыхнули лиловые облака. Какую-то долю секунды казалось, что сияние погасло. Но вот длинные лучи, местами собранные в яркие пучки, затрепетали... бледно-зеленым светом. Вот они сорвались с места и со всех сторон, быстрые, как молнии, метнулись к зениту. На мгновение замерли в вышине, образовали огромный сплошной венец, затрепетали и потухли".
Это одно из красочных описаний события, которое обычно называется полярным сиянием. О нем писал исследователь севера Г. А. Ушаков в своей книге "По нехоженой земле".
Так же приподнято описывал полярное сияние Фритьоф Нансен.
В книге любого энтузиаста севера можно найти описание пульсирующих однородных полос и лент, великолепных разноцветных занавесей и драпри или неподвижных огненно-сияющих дуг, ежесекундно - и даже чаще - меняющих свой цвет. Каждый, кто видел полярное сияние, никогда не забудет этого дикого хаоса, огненного потока световой материи.
Художник Г. Н. Гамон-Гаман, изучавший распределение цветовых окрасок полярных сияний, говорит, что невозможно описать эту феерию лучей, освещающих мрачные, темные фиорды побережья Баренцева моря.
"...Разноцветные лучи, - пишет Гамон-Гаман, - как стрелы, вылетали из зенита, и, как бы во взаимной борьбе, догоняли и тушили друг друга, и вновь появлялись на другом месте неба, вспыхивая с еще большей силой и снова разлетаясь цветными зигзагами по всему пространству северо-восточного участка неба. Внезапно все это гигантское дрожащее море красок тускнело, и в нем появлялись провалы темно-фиолетового и синего тонов.
Небо стало темным, но из густой тьмы вскоре засветило ярким ореолом сияние светло-изумрудного тона, занимая еще большее пространство на небосводе и переходя в могучий, широкий огромный поток волн света. Все небо вспыхнуло раскаленным огнем, вихри, брызги огня, дрожащие снопы, трепещущие искры, огненные столбы, танец блестящих стрел. Заструился разноцветный туман, напоминающий не то какое-то огненное чудовище, не то крылья из огня и перламутровой пыли. Вся эта масса многоцвета и блеска соединилась в один сплошной небесный пожар... Да, это был небесный пожар холодного огня".
Так выглядят те сигналы, которые поступают к нам из космоса. Установлена четкая связь между магнитными возмущениями, магнитными бурями и интенсивностью полярных сияний. Это огромный поток корпускул, влетающих в магнитное поле Земли и создающих описанную выше феерию красок.
На 70 тысяч километров над поверхностью Земли во все стороны раскинулось магнитное поле. Это оно является ловушкой потоков электронов, протонов, других космических частиц, которые несутся с бешеной скоростью из просторов вселенной. Недавно было установлено, что не только Солнце является источником космического излучения. Большое количество космических частиц приходит к нам из центра Галактики, из многих зон так называемых радиотуманностей, горячих туманностей. Некоторые галактики также обладают весьма активным космическим излучением. Вот, например, от двух галактик в созвездии Лебедя к нам несется мощный поток космических частиц. По мнению одних астрономов, там сталкиваются две галактики, по мнению других, - на наших глазах происходит рождение галактик, и это второе предположение, по-видимому, более правильное.
Первичные космические частицы не доходят до поверхности Земли. Попадая в ее магнитное поле и сталкиваясь в высоких слоях атмосферы с элементарными частичками или осколками атомов, они рождают целый каскад вторичного космического излучения, состоящего из таких элементарных частиц, как мезоны, гипероны и многие другие. Большинство из них навивается на невидимые спирали магнитного поля Земли. Лишь небольшая их часть, проскочив дальше, попадает в следующую зону магнитного поля; снова здесь возникает ливневый каскад элементарных частичек, они вновь попадают в магнитную ловушку, и лишь немногие успевают добраться до поверхности Земли.
По исследованиям американских ученых, ворвавшийся к нам из других галактик осколок атома обладал такой огромной энергией, что вызвал ливень вторичных космических частиц, захвативших площадь в несколько квадратных километров.
О чем еще нам рассказывают эти посланцы космоса? Расшифруем ли мы когда-нибудь все эти сигналы и их отражения, порождаемые полярными сияниями?
Думается, что расшифруем. Ведь удалось же новосибирским математикам и археологам расшифровать письмена племени майя. Для этой цели были применены кибернетические установки. С их помощью заговорили знаки, смысл которых казался навсегда утраченным. И когда-нибудь с помощью сверхсовременных кибернетических машин будут расшифрованы голоса космоса. Уже сейчас по следам космических частиц мы узнаем о грандиозных событиях жизни звездной и межзвездной материи. Настанет время, и космос будет для нас открытой книгой, в которой мы, может, прочтем и о жизни далеких миров. Надо полагать, что содержание этой книги богато и разнообразно. Может быть, на ее страницах есть информация различных участков Галактики, есть голос тех, кто ищет средств сообщения с разумными существами, населяющими мир?
Как-то невольно напрашивается мысль: а не прав ли И. А. Ефремов, который в своем романе "Туманность Андромеды" рассказал о "Великом кольце", осуществляющем в масштабе больших областей Галактики радиосвязь цивилизаций многих и многих планет, населенных разумными существами? Пока же, как известно, исследование астронома Дрейка, изучавшего в 1960 году звезды Эпсилон Эридана и Тау Кита, расположенные поблизости от нас - на расстоянии одиннадцати световых лет, закончились неудачно. Дрейк с сожалением констатировал, что все усилия услышать голос разумных существ пока оказались безрезультатными. Но ведь было просмотрено лишь небольшое пространство окрестностей солнечной системы, а разумные существа могут находиться в некотором отдалении от Солнца.
Ученые предполагают, что удобнее всего передавать сообщения на ультракоротких радиоволнах, имеющих длину около 21 сантиметра. Это знаменитая линия водорода. Она спутница возбужденных атомов водорода. При этом в невидимой части спектра возникает излучение. Оно расположится в интервале ультракоротких радиоволн, с длиной около 21 сантиметра. С помощью радиотелескопов мы постоянно прослушиваем Галактику в надежде, что когда-нибудь наши усилия увенчаются успехом.
Некоторые голоса вселенной мы уже расшифровали. Мы знаем, что радиоволны, которые несутся к нам из центральных участков Галактики, вызваны крупнейшими ядерными взрывами. Мы даже можем вызвать - конечно, в несравненно меньших масштабах! - явления, подобные этим космическим катастрофам.
Группа ученых, изучавших экваториальную область в районе обсерватории Апия на островах Самоа, однажды наблюдала полярные сияния в то время, когда не было ни магнитных бурь, ни крупных возмущений солнечной активности. Оказалось, что в этот день и час на расстоянии трех с половиной тысяч километров от обсерватории, над островом Джонстон, был произведен взрыв американской термоядерной бомбы. Он-то и стал мощным источником излучения, вызвавшего искусственное полярное сияние.
Еще более мощные искусственные полярные сияния наблюдались на Гавайских островах и в Новой Зеландии во время мощного сверхвысотного взрыва, проведенного американцами в 1962 году. В момент взрыва на больших высотах возникло свечение красного, оранжевого и розового цветов. Какая же могучая сила находится теперь в руках человека и как жестоко и бездарно используется она в странах капиталистического мира! Ведь сама природа предупреждает о великой опасности радиоактивного излучения. Установлено губительное для животных и растений влияние космических частиц. Если бы у Земли не было магнитного поля и мощной атмосферы, то вряд ли на поверхности нашей планеты могла существовать жизнь. Радиационное излучение разрушительно действует на организм человека. Природа создала защиту от грозной силы космоса, и недопустимо создавать опасность здесь, на Земле. Вот почему народы мира с радостью встретили сообщение о заключении Московского договора, запрещающего ядерные испытания.
В то же время мы почти не знаем, как влияет на живые существа магнитное поле Земли. Известно только, что некоторые организмы весьма чувствительны к нему. Например, отдельные растения при проращивании поворачивают свои стебли к магнитным полюсам. Биологам удалось выработать у некоторых животных условные рефлексы на очень сильное магнитное поле. Наблюдения последних лет показали, что во время магнитных бурь ухудшается состояние больных людей, особенно тех, кто страдает гипертонией, туберкулезом, сердечно-сосудистыми заболеваниями. Есть и другие данные, свидетельствующие о влиянии магнитного поля на жизнь организмов.
Не влияют ли магнитное поле и космическое излучение на горные породы, находящиеся в земной коре, в мантии или даже в ядре Земли? Вещество ядра, по-видимому, находится в таком состоянии, при котором у атомов нарушены верхние электронные оболочки... Это четвертое состояние вещества - плазма - встречается в космосе повсеместно. Три обычных для нас состояния вещества - твердое, жидкое и газообразное - там довольно редкое исключение.
Над нашей Землей, в самой верхней атмосфере, в зоне магнитного поля, движутся электрически заряженные частицы. Среди них много осколков атомов, либо отдельных элементарных частиц. Из плазмы состоит межзвездное вещество. Эту небесную плазму можно сравнивать с тем, что мы видим в обычных газоразрядных трубках, которые в крупных городах освещают улицы, магазины и создают причудливую и многоцветную игру реклам и надписей. Там тоже движется поток электронов. Весь процесс подчас происходит при очень высокой температуре, исчисляемой десятками тысяч градусов. Но возьмешь в руку такую трубку, а она холодная. Вот этот холодный газоразрядный свет и порожден тем четвертым состоянием вещества, бесконечным океаном которого окружена вся наша планета.
Внутри Земли располагается вещество, возникшее под влиянием колоссального давления. Оно, конечно, должно реагировать на все процессы, происходящие в магнитном поле Земли.
Нам представляется такой ход магнитной жизни плазмы. На Солнце, либо в зоне его ядра, либо в окружающем его пространстве происходят то резкие сжатия, то резкие расширения, приводящие к изменению магнитного поля.
Солнце окружено своеобразным циклотроном, в котором космические частички под влиянием изменений магнитного поля разгоняются до огромных скоростей.
Здесь можно было бы провести аналогию с синхрофазотроном, который установлен в окрестностях Москвы - в Дубне. Там, как известно, элементарные частички разгоняются в безвоздушном пространстве, под влиянием электромагнита, сердечник которого весит 36 тысяч тонн. Но Солнце неизмеримо мощнее. Разогнанные его магнитным полем до колоссальных скоростей космические частички направляются в периферическую зону и достигают магнитного поля нашей Земли. А затем либо на полюсах, где сходятся пучки магнитных силовых линий, либо в тех "отрогах", которые соединяют магнитные силовые поля с крупными магнитными аномалиями, происходит внедрение в Землю космических частиц второго, третьего и четвертого "поколений".
И вряд ли Земля инертно относится к этим внедрениям. Мы ведь видели, что при сильных возмущениях на Солнце происходят магнитные бури на Земле. Мы видели также, что Земля даже изменяет ход своего вращения вокруг оси под влиянием сильных магнитных бурь.
Вероятно, те частички, которые проникают в Землю, воздействуют на плазменную зону, находящуюся внутри нашей планеты. Они могут возбуждать плазму, могут вообще нарушать работу ее природных "динамо-машин".
Вполне допустимо, что под влиянием усиленного внедрения космических частиц в плазму внутренних зон планеты происходит изменение ее магнитного поля и - как результат этого - не только торможение Земли, но и вздымание или погружение отдельных участков земной коры.
Если принять гипотезу Вегенера или Штауба, связывающих рождение горных хребтов с передвижением и столкновениями континентов, то мы можем увидеть непосредственную связь между процессами, идущими в космосе, с геологической жизнью Земли.
Под влиянием сильных магнитных импульсов могут возникать и разломы земной коры, и передвижение отдельных глыб, и складчатость. Если мы объясняем обычный ход складчатости в подвижных зонах столкновением этих глыб, то одним из источников их движения, который многие усматривают просто в их механическом стяжении, могут оказаться именно космические силы.
Может быть, здесь кроются причины не только складкообразования, но и других закономерностей, влияющих на жизнь нашей планеты? Может быть, под влиянием проникающей радиации усиливается радиоактивность горных пород и происходит зарождение новых магматических очагов?
А дальше уже вступают в силу законы расщепления магмы, законы зарождения из этой магмы отдельных горных пород, минералов, скоплений полезных ископаемых.
Не исключена возможность, что магнитные импульсы влияют на движение из глубины к поверхности Земли нефти и газа. Все это только предположения, но если они подтвердятся, многое "тайное станет явным". Многие сложные проблемы будут решены.
Земля - не изолированное тело, она является частью космоса и должна испытывать его многостороннее и постоянное воздействие. Мы видели, что блуждающие электрические токи возникают в Земле в связи с магнитными бурями. Мы не можем не учитывать тех электрохимических реакций, которые возникают при прохождении электрического тока через горные породы. В особенности резкие изменения возникнут в том случае, когда породы обводнены. Имеющиеся на Земле рассолы представляют природные электролиты. Но ход таких естественных электрохимических реакций еще недостаточно изучен.
Какие законы изменения горных пород мы обычно учитываем?
Когда мы прогреваем горные породы в условиях, близких к условиям магматического очага, мы получаем мрамор из известняка. Когда мы на эти же породы воздействуем мощным давлением, возникает тот же мрамор. Такие же явления происходят и в самой природе. Затем мы отчетливо представляем роль подземной воды, которая выносит и приносит в горные породы самые различные вещества. Невольно мы всегда ищем те каналы, по которым вещество выносилось и по которым оно было привнесено, даже если доказать именно этот путь образования горных пород невозможно.
Ну, а если таких каналов действительно не было? Вот тут возникают многочисленные споры. Вполне допустимо, что при проникновении электрических токов, радиолучей, космических частиц в горные породы в них должны возникать определенные изменения.
Как, например, влияют на горные породы космические частички? Мы уже знаем (и на этом частично основаны некоторые приемы геофизической разведки), что если облучить сильным источником радиации горную породу, то она накапливает в себе определенное количество вновь возникших в ней изотопов. Но если в искусственных условиях, используя довольно слабые источники излучения, мы осуществляем эти реакции, то вполне естественно предположить, что сама природа может производить такой же, только неизмеримо более грандиозный эксперимент.
Исследователям урановых минералов давно известны находки трансурановых элементов в естественных природных условиях. Мы знаем, например, способ получения плутония - одного из таких трансурановых элементов. Он возникает при облучении ядер урана-238 нейтронами. В природных условиях нейтроны могут прийти из космоса. Поток космических частиц, идущий из космоса, может воздействовать на уран-238 и создать плутоний-239. Кроме плутония-239, обнаружены кюрий-247 и америций-243. Срок жизни этих элементов относительно небольшой. Самый недолговечный из них, америций, имеет период полураспада всего около девяти тысяч лет.
В старинной катангской легенде говорится о том, что много-много лет тому назад на страну Конго низвергся небесный огонь. Под его воздействием родились драгоценные металлы, которые стали потом находить в различных участках Центральной Африки. Само собой разумеется, это легенда, и на ней мы не можем базировать свои выводы, но нет ли в ней своего рационального зерна? Почему нельзя допустить, что некоторые камни-обманщики, камни-волкулаки, сохранившие мельчайшую скульптурную отделку замещенного вещества, произошли в результате радиоактивных процессов изменения химических элементов?
Вполне возможно, что человечество когда-нибудь научится управлять процессами создания руд и скоплений полезных ископаемых с помощью направленных ядерных ударов. Конечно, это пока еще фантазия, но ведь мы являемся свидетелями того, как очень многие научно-фантастические прогнозы в конечном итоге оправдываются. Тем более, что уже начали появляться научные труды на эти темы. Киевский ученый О. И. Слензак в работе о горных породах центральной части Украины делает попытку доказать, что часть этих пород произошла под воздействием атомных реакций.
Аналогичные исследования были произведены американскими учеными Сиборгом, Перлманом, Холлендером и другими.
Много противников у Слензака и у американских ученых. Трудно отказаться от привычных представлений о перегреве, давлении и влиянии подземных вод на изменение горных пород, но придет время, и новые идеи будут подкреплены достаточным количеством фактов. Тогда из области научной фантастики эти предположения перейдут в разряд научно-практических методов. Может быть, установление единых процессов жизни нашей планеты и Солнца даст новую теорию зарождения Земли и тех геологических процессов, которые протекают на ней?
Покров мантии еще пока окутывает таинственное ядро Земли. Высказывается много разных гипотез и предположений о том, что он под собой скрывает. Но при более полной расшифровке информации, идущей из глубинных зон Земли, перекличка космоса и недр, несомненно, раскроет нам новые страницы волнующей истории развития нашей планеты.
Еще совсем недавно - сто с небольшим лет назад - геологи в некоторых случаях могли сослаться на господа бога. А сейчас, когда перед ними вдруг появляется непонятное, бог уже больше их "выручить" не может. Надо уповать на свои знания, на силу науки.
Мы знаем, что к нам идут разнообразные сигналы из космоса и из недр Земли. Здесь и свет и потоки космических лучей с всепроникающими нейтрино. Мы прослушиваем нашу Галактику и другие скопления звездных миров с помощью радиотелескопов. Мы получаем необычайно интересную информацию о строении тех участков, которые мы не можем видеть в оптический телескоп.
Вот, например, огромной темной туманностью закрыт от нас центр нашей Галактики, того скопления звезд, которое объединяет и подчиняет единым закономерностям 100 миллиардов звездных миров. Но сейчас радиоастрономы прослушали с помощью радиотелескопа эту невидимую область и нашли там десятки миллионов ярчайших звезд, уловили следы мощнейших ядерных реакций. Существуй бог на самом деле, ему было бы там в высшей степени неуютно!
Тщательный просмотр околоземного пространства показал нам наличие там магнитосферы и атмосферы, простреленной многочисленными ракетами, обследованной космическими кораблями, спутниками, просмотренной космонавтами. В околоземном пространстве не нашлось места для бога.
Нет места для бога и под земной корой. Природа многочисленных сигналов, поступающих к нам из подкоровых участков, из таинственной мантии, из зоны ядра Земли, в основном ясна для науки и не оставляет места для бога. Впрочем, даже невежественные богословы средневековья считали недра Земли неподходящим местом для бога и помещали туда ад. Мы же увидели, что и ада там быть не может. Никакому черту не выдержать господствующих под Землей высоких давлений, сверхнизких или сверхвысоких температур! Недаром верующим все чаще говорят теперь в церкви, что ад и рай надо понимать духовно, что бог нематериален. Не в систематическом изложении противоречий между геологией и религией задача этой книги. К тому же это сделано в очень хорошей книге "Геология и религия", написанной профессором Г. П. Горшковым. Мне хочется лишь в итоге рассказа о внутреннем строении Земли еще раз подчеркнуть полное отсутствие оснований для гипотезы о существовании господа бога.
Во многих народных сказаниях говорится о том, как были созданы наша Земля, звезды, Солнце, Луна. Оригинальную трактовку этой проблемы дали карельские поэты-космогонисты в своей великолепной "Калевале". В других космогониях о создании Земли и звезд сказано несколько иначе, но, как правило, многочисленные космогонии повторяют друг друга. И часто в основе их лежит какая-то, пусть наивная, материалистическая идея. Вспомните мифы древней Греции, легенду о первобытном хаосе неоформленной материи, который существовал вечно и был началом всех начал.
И пожалуй, наименее интересна библейская космогония, на которой веками покоилось все здание христианского вероучения. Господь бог, по этой космогонии, вначале отделил небо от Земли, затем создал твердь Земли, потом сказал: "Да соберется вода, которая под небом, в одно место, и да явится суша... И назвал бог сушу землею, а собрание вод назвал морями".
Иными словами, по этой космогонии все сводилось к акту творения. Только у народа, находившегося на низкой стадии общественного развития, могли сформироваться такие наивные космогонические представления. Глубока и диалектична по своей сути, хотя и не менее фантастична, картина сотворения мира, написанная иранским поэтом Фирдоуси в его поэме "Шах Наме". В переводе сотрудницы Ленинградского государственного университета В. С. Соколовой описание звучит так:
Как в нечто творец претворил ничто,
Могущество божье явив через то.
Четыре стихии, начала вещей,
Призвал к бытию он властью своей:
Огонь появился яркий, живой
Средь вод и эфира над темной Землей;
В движеньи огня родилось тепло,
Начало сухому оно дало;
Затем от недвижности холод возник,
От холода влажность явилась вмиг.
Стихии в порядок тогда пришли
И стали основой нашей Земли.
Но, пожалуй, наиболее интересной является индийская космогония, в которой, как мы видели в главе о каменных ритмах, намечена какая-то повторяемость процессов, когда сотворенное разрушалось, а затем вновь создавалось. Здесь тоже отзвуки стихийной диалектики.
Конечно, все эти преданья старины глубокой сейчас не имеют даже и исторического интереса. Это главным образом предмет исследования филологов, философов, да и то в разделах, касающихся очень далекой истории развития наших представлений о Земле и мире. Даже современные церковники стараются как можно меньше цитировать библию, потому что и им стало ясно, что она находится в резком противоречии с фактами, добытыми современной наукой.
Трудно сейчас работать церковникам. Им приходится приспосабливаться к бурному движению современной науки. Не успели они принять идею о большой длительности жизни, как пришлось уточнять и изменять принятую цифру. За эти идеи в свое время отлучали от церкви. Ломоносову, например, грозила эта кара, когда он осмелился в своих научных докладах говорить о безмерной длительности Земли. А в 1954 году римский папа заявил, что мир сотворен два миллиарда лет тому назад. В 1954 году ученые действительно называли такую цифру, сейчас, по-видимому, церкви придется вновь изменить свою точку зрения, потому что в земной коре найдены породы, имеющие возраст 3,5-4 миллиарда лет. Значит, сама Земля существует около пяти миллиардов лет. А если мы найдем более древние горные породы, то богословам опять придется приспосабливаться к новым научным фактам и новым научным открытиям. Православные богословы на всякий случай использовали уже чисто иезуитский прием: мол, шесть дней творения надо понимать условно - как шесть геологических эпох, а сколько они длились - один бог знает!
В настоящее время по работам известных отечественных и зарубежных астрономов нам рисуется сложная жизнь и безмерная длительность нашей Земли и тем более звездных миров. Для решения этих проблем дают очень много фактов современные наблюдения и прежде всего изучение так называемых "вымерших изотопов".
В периодической системе Менделеева под номерами 43, 85, 87 значатся элементы технеций, астатин, франций. Их в настоящее время нет на Земле. Их можно получить только искусственно. Наблюдения над этими искусственно полученными элементами показывают, что срок их жизни необычайно мал. Половина запасов технеция распадается за 200 тысяч лет. Можно считать, что весь запас технеция практически полностью распадается за период времени несколько больший, чем два миллиона лет. Поэтому наша Земля, насчитывающая неизмеримо больший возраст, вполне естественно, не сохранила запасов технеция.
Но этот вымерший изотоп астрономы с помощью самых обычных астроспектрографов обнаружили на звездах. Значит, это очень молодые звезды - им меньше двух миллионов лет! Вполне естественно, что такие наблюдения привели ученых к мысли об эволюции звездных миров. Академик В. А. Амбарцумян говорит, что звезды живут, стареют, умирают и рождаются вновь, что в течение бесконечно большого времени существования галактик все время происходило и будет происходить образование и старение звездных миров. А это никак не согласуется с христианским учением о сотворении мира и его конце.
Установление эволюции звездных миров явилось большим ударом по представлению идеалистов о незыблемости мироздания. В работах многих ученых и, в частности, академиков В. Г. Фесенкова, Г. А. Шайна и ряда других даны описания определенных стадий формирования звезд. В работах показано, как в бурных ядерных реакциях рождаются магнитные поля. В огромных туманностях, температура которых исчисляется десятками и сотнями миллионов и миллиардов градусов, возникает сложная магнитная жизнь. По магнитным силовым линиям концентрируется звездное вещество, и это приводит к формированию протозвезд (первичных звезд). Они имеют огромную температуру и обладают колоссальным запасом энергии, в них наблюдается много тех элементов и их изотопов, которых нет на старых звездных мирах и планетах.
Контуры формирования звездных миров намечены современной астрономией. Вполне естественно, что проникновение в тайны внутреннего строения атома помогло ученым расшифровать эту страницу бытия. Здесь нет места богу, говорят ученые. В основе рождения и смерти звезд лежат ядерные реакции, лежат распад и синтез веществ. При огромных взрывах некоторых звезд, заканчивающих свою жизнь, при формировании тех или иных новых и сверхновых звезд образуются условия для создания тяжелых и сверхтяжелых элементов.
Знаменитая звезда, названная в честь китайского ученого Ма Туан-линя, загоревшаяся на небе более тысячи лет тому назад, светила ярким светом 53 дня. Она была видна даже днем. Ма Туан-линь, наблюдавший звезду, записал ее небесные координаты и отметил в летописи ее необычное свечение. Сейчас на месте звезды Ма Туан-линя располагается звездная туманность, носящая название Крабовидной (форма ее напоминает краба). Оттуда идут многочисленные радиосигналы, свидетельствующие о бурных ядерных процессах, которые протекают в зоне этой туманности.
Особенно интересен период свечения этой звезды, равный 53 дням. Оказывается, столько же дней нужно для того, чтобы половина запасов трансуранового искусственного элемента калифорния превратилась в более легкий элемент!
Ученые долго недоумевали, наблюдая явления радиоактивного распада. Как формируются тяжелые элементы? На Земле мы наблюдаем только их распад. Лишь изучение звездных миров показало нам, что явления синтеза тяжелых элементов происходят при зарождении звездных миров.
При мощных ядерных процессах из четырех частиц водорода рождаются частицы более тяжелого элемента - гелия. Ученые воспроизвели одну из таких ядерных реакций при взрывах водородных бомб. Они установили один из путей синтеза вещества.
Реакции синтеза и распада вещества лежат в основе наших современных представлений о том, как живут, рождаются и умирают звезды. Несомненно, что это только общая схема, намеченная в последние годы благодаря совместным усилиям физиков и астрономов. На очереди познание более мощных ядерных реакций. Ученые стремятся установить, как происходят те взрывы, которые отмечены на Солнце и в других мирах. Чем вызван был, например, взрыв 23 февраля 1956 года? Почему при этом взрыве выделилась энергия, равная миллиону водородных бомб? Какие элементы при этом рождались? Познание всех этих процессов приведет нас к детализации наших представлений о единстве жизни планет, Солнца и звезд нашей Галактики.
В космогониях различных стран рассказано о событиях, которые потрясли мир. Одно из них произошло около 12 тысяч лет тому назад. Это была какая-то крупная катастрофа. С момента этой катастрофы ведут счет многие календари, например ассирийский и вавилонский.
Некоторые уверяют, что эта катастрофа была связана с падением на Землю крупного метеорита. Другие утверждают, что это было гигантской силы землетрясение, в результате которого погибла Атлантида.
В христианской космогонии также не обошлось без описания крупной катастрофы. Внимание составителей библии привлекло древнее восточное сказание о всемирном потопе. Переходя из одной легенды в другую и, наконец, попав в библию, это сказание здесь выглядит совсем наивно. Наибольшее внимание здесь было уделено транспортировке животных, которых по распоряжению господа бога взял с собой в ковчег Ной - единственный праведник, удостоившийся спасения. Мы, геологи, прослушивающие землю с помощью различных приборов, простукивающие каждый камень с молотком в руках, не видели никакого следа таких всемирных потопов. Эта сказка, вероятно, навеяна разливами Тигра и Евфрата.
Академик А. П. Карпинский разработал палеогеографию - географию прошлого. В своих трудах ученый рассказал о сложной жизни Европейской части нашей страны, Урала и сопредельных с ними областей. Сейчас, неоднократно проверяя материалы Карпинского и сопровождая эту проверку тысячами буровых скважин, мы видим, что ученый действительно сумел подметить общий ход закономерного изменения лика нашей Земли. Мы точно знаем, сколько миллионов лет тому назад на Урале, в Подмосковье или на Украине разливалось море, где была суша, когда море отступило, навеки оставив свои осадки. Мы знаем, что значительные пространства Западно-Сибирской низменности, а также Европейской части СССР были покрыты морем около 50-60 миллионов лет тому назад. Постепенно эта зона становилась сушей. Идеальная выровненность Западно-Сибирской низменности является лучшим документом, подтверждающим это.
Мы подробно намечаем ход оледенений, периодически покрывавших отдельные участки нашей планеты. Крупные оледенения с удивительной последовательностью повторялись примерно через 200 миллионов лет. Последнее оледенение было "совсем недавно" - тысяч 20 лет тому назад. Значит, еще не так давно в пределах Московской области была русская Антарктида! Толщина льда здесь достигала двух тысяч метров. Обо всем этом - о жизни моря, суши и льда, о жарком и холодном климате - свидетельствуют многочисленные каменные документы, которые научились читать ученые. Шаг за шагом мы проследили историю нашей Земли на многие сотни миллионов и даже миллиарды лет и не нашли там никаких следов вмешательства бога.
Ученые еще спорят между собой о том, как родилась наша планета. Одни говорят, что это был сгусток огненно-жидкого вещества, отделившегося от Солнца. В свое время эту гипотезу отстаивали магматисты. Другие уверяют, что скопление метеоритного вещества произошло в условиях холода. Академик Шмидт показал в своей гипотезе процесс образования Земли из первичного метеоритного облака и первичной темной газо-пылевой туманности, которую в своем пути вокруг центра Галактики увлекло за собой Солнце. Эту гипотезу приняли в качестве основной не только трансформисты, но и магматисты, которые помирились на том, что после своего образования часть Земли была расплавлена. Но как бы ни произошло первичное образование нашей Земли, а также планет солнечной системы, мы и здесь опираемся на строгий язык науки и совершенно не нуждаемся в гипотезе, которая предполагает акт творения миров каким-то сверхмыслящим существом. Нет места для бога ни на Земле, ни во вселенной; нет места ему ни в прошлом, ни в настоящем, ни в будущем.
Сверкает драгоценными камнями тиара, украшающая чело римского папы. Таинственным блеском мерцают на ней драгоценные камни, оправленные в золото. Но та таинственность, которая веками окутывала римский престол, сейчас полностью рассеивается под ударами научных фактов. Мы знаем теперь, как образовались драгоценные камни, и даже умеем изготовлять их искусственным путем. Не остается места для бога и в Ватикане, в его "главной земной резиденции", являющейся оплотом современного идеализма, цитаделью темных сил социального гнета.
Поиски неведомого
Об этом удивительном проекте весь мир впервые заговорил в 1957 году. Проект родился в США, чтобы в какой-то степени компенсировать неудачу в соревновании с наукой Советского Союза, успехи которой позволили запустить в том же 1957 году первый искусственный спутник.
Так называемый проект Мохо - проект сверхглубокой буровой скважины, которая должна пройти всю толщу земной коры и достигнуть таинственной мантии Земли, - до этого долго вынашивался в недрах научно-исследовательских институтов.
Когда я впервые прочитал в американском научном журнале об этом проекте, мне сразу вспомнился наш спор на XVII Международном геологическом конгрессе. Ведь американцы в своих победных реляциях о еще не осуществленном проекте писали, что они проникнут в то вещество, в ту субстанцию, из которой произошли все породы Земли. Из смысла этих реляций вытекало, что вещество мантии в расплавленном состоянии внедрялось в земную кору; нетрудно было, значит, догадаться, что во главе руководства проекта стоял типичный магматист, предполагающий, что под земной корой находится перидотитовый расплав.
Мне не терпелось узнать фамилии руководителей проекта. Может быть, они были со мной тогда на XVII Международном геологическом конгрессе в 1937 году? Лишь через некоторое время были опубликованы имена ученых. Бурение должен был возглавить доктор Аллан Уотерман - директор Национального научного фонда США, научная часть была поручена доктору Детлеву В. Бронку, президенту Исследовательского совета национальной Академии наук США. Я сразу же обратился к справочнику. Нет, этих лиц не было на конгрессе! Но ведь идеи, которые мы тогда с таким энтузиазмом обсуждали, как говорится, висели в воздухе.
Оформление проекта происходило довольно долго. Впервые он был выставлен на обозрение в 1959 году в Нью-Йорке, куда собрались на Океанографический конгресс ученые всех стран. Наша советская делегация прибыла на судне "Ломоносов", избороздившем волны Атлантического океана и многих морей.
На выставке, организованной к Океанографическому конгрессу, американцы показали, что они собираются осуществить две опытные буровые скважины: одну в районе острова Гуаделупе, в Тихом океане, другую - около Пуэрто-Рико, в Атлантическом. Перед тем как начать это бурение, они проводили опытные буровые работы, осуществляемые с судов на дне моря. Но сейчас было задумано что-то действительно грандиозное. Ученые были единодушны во мнении, что еще мало знают о том веществе, с которым предстоит встретиться при сверхглубоком бурении.
Вот уже у острова Гуаделупе сейсмическими исследованиями установлено, что дно океана располагается под четырехкилометровой толщей океанической воды. Предполагалось, что здесь будет встречено около 150 метров рыхлых осадков, а затем скважина должна врезаться в твердые породы дна и пройти по ним сколько возможно. В этой части основание земной коры располагается на глубине 9,5 километра от поверхности океана, иными словами, вся земная кора имеет толщину всего 5,5 километра. Только пять с половиной километров отделяют нас здесь от типичного вещества - мантии Земли! Естественно, у всех было только одно мнение: надо как можно скорей получить результат.
Дальше события развивались так. На ассамблее Международного союза геодезии и геофизики в 1960 году был создан Комитет по исследованию верхней мантии Земли. Возглавить этот комитет было поручено президенту Международного союза геодезии и геофизики, члену-корреспонденту АН СССР профессору В. В. Белоусову, большому знатоку строения Земли.
Вскоре около Гуаделупе началось осуществление проекта. Американцы избрали довольно рискованный вариант. До этого они опытные скважины бурили с заякоренных судов, но здесь это было невозможно. Судно - плот, с которого производилось бурение, - не могло бросить якорь на глубину в четыре километра. Такой якорь все равно не позволил бы удержать судно на одном месте. Поэтому была предложена другая конструкция. На четырех углах плота были расположены винты, управляемые автоматической установкой, включавшей тот или иной винт, когда замечался сдвиг. А ориентация всей установки в окружающем пространстве осуществлялась по нескольким буям, расположенным вокруг.
Бурение начали в марте 1961 года и уже в апреле получили первые данные. Глубина океана в этом районе оказалась немногим меньше проектной, не четыре километра, а 3570 метров. Было пробурено алмазными бурами сначала 150 метров рыхлых осадков морского дна (здесь расчеты оправдались). Затем скважина врезалась в плотные породы и прошла по ним 36 метров.
После того как с этой глубины была поднята на поверхность горная порода, вся установка оказалась практически испорченной. Вновь попасть в эту же скважину было невозможно, и бурение пришлось прекратить. Так же получилось и в районе Пуэрто-Рико, где скважина была потеряна из-за страшной бури, сместившей плот, несмотря на все хитроумные приспособления.
В американской печати все это было выдано за величайшее достижение современной науки. Тем не менее всем было ясно, что геологам США не удалось пробурить земную кору. Проект Мохо не был осуществлен. Правда, были получены некоторые интересные геологические данные, кстати, уже окончательно завершенные нашими исследователями.
После того, как со дна моря был поднят осколок базальта, американцы разослали кусочки этой породы во многие национальные академии мира. Один из них был направлен и в Академию наук Советского Союза.
Академик Д. И. Щербаков сразу же передал горную породу исследователям, и они подтвердили точность определения. Порода действительно оказалась базальтом, или, как ее точнее называют, авгитовым базальтом. Но, что самое интересное, был определен ее абсолютный возраст. Оказалось, что она сформировалась 212 миллионов лет тому назад (точность определения плюс-минус 10 миллионов лет; для такого геологического периода это хорошая точность).
Невольно вспомнились те гипотезы, которые были высказаны разными учеными о строении и происхождении дна Тихого океана. Из этого места нашей планеты, по мнению немецкого ученого Штауба, оторвалась Луна. Это произошло на заре развития Земли - более двух миллиардов лет тому назад. В теле планеты образовалась своеобразная рана. Потом из глубины Земли поднялась базальтовая лава и залечила рану.
То, что базальты действительно были обнаружены, как бы подтверждает гипотезу Штауба, но возраст оказался, с нашей точки зрения, очень маленьким - всего 200 миллионов лет. А судя по всем данным, которыми располагает современная наука, в это время не могло произойти событие, которое позволило бы говорить о такой гигантской катастрофе в жизни Земли, как отрыв громадного тела Луны!
Столь же сомнительной кажется идея Л. А. Пухлякова, по расчетам которого второй спутник Земли - Перун - упал на поверхность планеты в районе Тихого океана. Произошло это событие 50 миллионов лет назад. Следов этой катастрофы геологи не отмечают.
Американские ученые не смогли осуществить свой грандиозный проект. Они сообщили, что собираются бурить скважину в районе Гавайских островов - в самом центре Тихого океана.
В Советском Союзе уже давно готовились к организации глубинного бурения в различных пунктах страны. Советские геологи решили пойти другим путем. Были произведены сложные расчеты бурения сверхглубоких скважин. Большая работа была проделана по государственному сейсмическому зондированию на необъятных просторах Советского Союза.
Сейсмологи выявили основные черты и даже детали строения земной коры на многих участках нашей страны - и на континентах и на дне морей. Усовершенствовалась и техника наблюдений. Сейчас у нас во многих местах стоят наготове колонны автомашин, автобусы специального назначения, грузовые и легковые автомобили. На некоторых машинах - красный флажок. На языке автоинспекции он означает: "Здесь перевозятся опасные горючие или взрывчатые вещества. Встречный или обгоняющий шофер, будь осторожен!" Действительно, на таких машинах лежит взрывчатка, которая предназначена для того, чтобы создать искусственное землетрясение.
Другие машины этой колонны - самоходные буровые установки или просто буровые станки. Когда подъезжают к объекту наблюдения, разбуривают центральную скважину, в которую закладывают взрывчатку. А в 48 мелких скважин опускаются сейсмоприемники - чувствительные аппараты, регистрирующие все сотрясения Земли.
От сейсмоприемников идут провода к автобусу центрального пульта. Там каждый сигнал преобразуется в тонкий пучок света, падающий на широкий рулон светочувствительной бумаги. 48 зайчиков, оставляя на фотобумаге след, рассказывают исследователю о том, как преломился или отразился от различных горных пород сейсмический луч. На ленте записывается сейсмограмма. Непосвященный человек немного поймет из густого переплетения узорчатых линий. Но опытный геофизик сразу отмечает и момент вступления волн в тот или иной слой и момент их отражения. Он видит и глубину залегания слоя и, наконец, зону, ниже которой резко убыстряется темп прохождения сейсмических волн, - раздел Мохоровичича, нижнюю границу земной коры.
Сейсмологи - это первые следопыты Земли. По их стопам идут другие исследователи, намечая места заложения глубоких и сверхглубоких буровых скважин. Одним из главных руководителей этих работ был профессор Ю. Н. Годин. Он был горячим энтузиастом своего дела. Всю свою жизнь отдал он изучению с помощью современной аппаратуры строения земной коры в пределах нашей страны.
В музее землеведения Московского государственного университета, на 28-м этаже, есть замечательный рисунок: разрез земной коры через всю нашу страну в широтном направлении. Сделан рисунок сотрудником отдела, доцентом В. А. Апродовым. При составлении разреза были использованы материалы Година и его товарищей, а также других ученых, занимавшихся изучением строения земной коры. Это очень непростой рисунок. Он создан на основе глубоких научных исследований и раскрывает многообразные типы строения участков земной коры.
Земная кора различна даже в пределах Европейской части СССР и на Урале. Иной облик имеет она в Западной Сибири. Довольно близок к строению Европейской части СССР участок между Енисеем и Леной. На востоке СССР мы снова встречаемся с оригинальным типом строения земной коры, в которую глубоко проходят корни складчатых гор. Далее - след битвы суши и океана все отчетливей. Здесь резко обрывается контур континентальной земной коры. К нему примыкают ее океанические зоны, лишенные гранитного слоя, зато базальтовый слой расположен близко к поверхности. Чуть-чуть увеличивается толщина земной коры в зоне островов, а еще дальше, уже на дне океана, она становится все тоньше и тоньше.
Если посмотреть другие участки земной коры, то всюду, в каждом районе, мы встретимся с какими-то ее особенностями. Любопытен профиль через Черное море и Кавказ. Сам Кавказ по своему облику ничем не отличается от континентальных участков земной коры, имеющей здесь около 40-50 километров толщины. В этом участке есть и осадочный слой, и гранитный, и базальтовый. В области Черного моря происходит переход к океаническому типу строения земной коры, но в то же время есть и заметные отличия.
Они проявляются прежде всего в том, что толщина земной коры здесь не пять, десять, двенадцать километров, как в океане, а двадцать. Здесь очень большую мощность и толщину (свыше десяти-двенадцати километров) имеет верхний осадочный слой, тогда как в океане он сравнительно незначителен; отсутствует или почти отсутствует гранитный слой, он встречается лишь небольшими островками. Дальше идет базальтовый слой, толщиной пять-восемь километров. А под ним располагается уже верхняя часть мантии Земли.
Что отличает технику планирования сверхглубоких скважин в США и в нашей стране? Когда я просматривал литературу, посвященную проекту Мохо в США, то повсюду наталкивался на одну главную мысль: рекорд, поставить рекорд во что бы то ни стало!
Мы, конечно, не против рекордов и, как известно, удерживаем мировое первенство по многим видам науки и техники. Но все наши рекорды связаны с большими народнохозяйственными и научными задачами. Народнохозяйственный план, его выполнение, задачи строительства коммунизма - вот что лежит в основе планирования многих вопросов и проблем и в том числе планирования сверхглубокого бурения в нашей стране.
Кажется, чтобы наметить место заложения скважины, нужно только поставить точку на карте. Но для того, чтобы поставить эту точку, и проводится большой цикл разнообразных наблюдений. Нужно, чтобы эта точка была выбрана с максимальной отдачей. Чем руководствовались многие ученые нашей страны, когда приняли решение об организации в Советском Союзе пяти сверхглубинных 15-18-километровых скважин? Главным образом народнохозяйственным значением этого вида работ.
Здесь, конечно, скрестили копья и многие ученые. Дискуссия об уточнении мест заложения этих скважин не закончена и сейчас, но уже примерно наметились области глубинного бурения.
Рассказать об этих скважинах лучше всего могут сами горные породы. Камни в своем безмолвии хранят информацию об условиях своего происхождения, о тех сложных событиях, которые они переживали, о проблемах, связанных с ними. Камни могут осветить нам и неясные стороны той географии и геологии неведомого, которая пока скрыта от нас.
В своей каменной коллекции я особенно дорожу некоторыми экземплярами. Порою они невзрачны на вид, но от своих эффектных собратьев отличаются более существенным, чем внешний вид. С каждым из них связаны своеобразные новеллы. Да, именно, новеллы - рассказы с острым сюжетом. Даже простой булыжник может рассказать исследователю полную трагических переживаний историю, и я когда-нибудь напишу новеллу о булыжнике. Для геолога камни как люди. Их судьба тоже зависит и от характера и от многих превратностей и даже случайностей.
Вот красавец алмаз, сверкающий своими гранями. В маршальской звезде бриллиант воспевает своим блеском доблесть полководца. Он сверлит крепчайшие породы, обтачивает тысячи деталей, способствует изготовлению тончайшей проволоки, работает в подшипниках тончайших хронометров. В других условиях на пути алмаза встают убийства, предательства, кровь.
Нестерпим блеск алмаза "Кохинор". А сколько преступлений связано с этим камнем! Говорят, что он был найден в Индии пять тысяч лет назад и много раз переходил от одного раджи к другому. Во имя обладания этим камнем были совершены десятки убийств. Рассказывают, что ни один из его индийских владельцев - по крайней мере за последние пятьсот лет - не умирал своей смертью!..
В алмазном фонде страны нашел свое последнее пристанище алмаз "Шах". Им было вознаграждено царское правительство за убийство Грибоедова - тогда русского посла в Тегеране... А сколько мрачного на памяти многих других таких же камней!
И есть камни другой судьбы. Они не сверкают, не горят, не переливаются искристыми красками. Но в них как бы сфокусированы жизни многих людей. У них интересная судьба, они свидетели грандиозных событий в истории Земли. Эти камни из тех областей, где будут бурить сверхглубокие скважины.
Первый камень из глубокой буровой скважины в Башкирском Предуралье. Он неподвижно лежал под двухкилометровым слоем горных пород. И когда его вытащили из глубин, он как будто позеленел от злости на тех, кто его потревожил. Зелено-черный, он был чем-то похож на арабского джина. Отличался от джина лишь тем, что не кричал, не грозил. Он, наоборот, не хотел ничего рассказывать о себе...
И вот ученые решили допросить с пристрастием непокорного джина. Ведь современные исследователи располагают многими десятками способов заставить говорить даже камень.
Для начала ученые вырезали из тела камня пластиночку - так называемый шлиф - толщиной в две сотых миллиметра. Такая пластинка прозрачна и хорошо просматривается под микроскопом. На столике геологического микроскопа джин расцветился сотнями полутонов. Цвет его стал меняться от темно-зеленого до бледного ядовитого зеленовато-желтого. Эти полутона были знакомы геологам. Они характерны для минерала, называемого роговой обманкой, амфиболом. А между его зелеными пятнами под микроскопом хорошо просматривались очертания другого минерала - полевого шпата, который выдавал себя параллельно-полосчатыми темными и светлыми кристаллами.
Хотел или не хотел этого джин, но он уже не был безымянным. Он вынужден был признать, что его зовут по имени главного минерала - амфиболитом. И вот, видя, что его имя рассекречено, он вдруг заговорил на высокопарном языке, отличном от архаической речи арабского джина: "Мы, амфиболиты, породы повсеместно распространенные. Мы можем быть и ортопородами: апогаббровыми, аподиабазовыми; и парапородами - апомергелистыми; и микстопородами - апоизвестняковыми, с большим привносом в контактах с магматическими породами".
Даже геологи изумились, услышав эту речь. Они потребовали, чтобы джин-амфиболит рассказал все это на русском языке.
Оказалось, что за этими мудреными словами скрывается важная мысль. Джин приоткрывал тайну своего рождения. В переводе на наш обыденный язык эта фраза означала, что не все амфиболиты обязаны происхождением своим сосуществованию с раскаленными, расплавленными огненно-жидкими массами магматических очагов, как думают многие геологи. "Нет, - говорил джин-амфиболит, - мы, амфиболиты, можем произойти и из морского ила". Это настораживало, и допрос был продолжен.
Здесь пришлось применить геофизические приборы. Следователям, то есть ученым, пришлось выехать на место, откуда был вытащен джин. Пришлось пройти с приборами многие сотни километров. Но зато выяснилось, что амфиболиты, а также многие другие сопутствующие им породы залегают здесь, под землей, не так, как все другие уральские породы.
Что характерно для уральских пород? Прежде всего их вытянутость по меридиану. Урал, учили мы с детства, - это горный кряж, который тянется от Карского до Аральского моря. А породы, накрепко связанные с джином-амфиболитом, протянулись в широтном направлении, пересекая Урал в разных местах в виде цепей, напоминающих горные гряды! Широтные. Уральские горы пересекали меридиональный Урал так, как будто бы не существовало Уральских гор.
Вот тут-то и оказалось весьма важным признание джина-амфиболита, сделанное им после помещения его под микроскоп. Значит, под землей обнаружены не какие-то внутренние излияния вроде подземных магматических очагов, а следы самых типичных пород, сформировавшихся некогда на поверхности, а ныне оказавшихся захороненными на больших глубинах. Значит, в далеком прошлом на месте самых древних Уральских гор тоже плескалось море, в котором накапливались осадки. Когда же все это было?
Два советских ученых - лауреаты Ленинской премии академик А. А. Полканов и профессор Э. К. Герлинг - разработали такие методы допроса, что горные породы так или иначе вынуждены рассказать о времени своего рождения.
И вот джин-амфиболит оказался в руках кандидата геолого-минералогических наук Марины Артуровны Гаррис, сотрудницы Башкирского филиала Академии наук СССР. Что только не делала она с ним! Кусок камня растолкли в мелкий порошок, залили кислотами, прогревали и делали сотни других операций. И джин не выдержал. Он раскрыл ученым тайну своего рождения.
Он родился ровно полтора миллиарда лет назад! Эта цифра поразила всех. Ученые были уверены, что самые древние уральские горные породы значительно моложе, что им всего один миллиард двести миллионов лет!
Но этот джин был еще не самым древним. Многие его друзья родились еще раньше. В такой же лаборатории в Свердловске профессор Лев Николаевич Овчинников обнаружил породы, имеющие возраст один миллиард девятьсот миллионов лет! Породы этого возраста обнаружили в скважине в Краснокамске. Они здесь спрятались на глубину в две тысячи девятьсот метров от поверхности Земли.
Джины из Краснокамска сказали при этом (также с помощью переводчиков - геофизических приборов), что они протянулись в виде длинной горной цепи чуть ли не от города Кирова до Ханты-Мансийска на среднем течении сибирской реки Оби. Это расстояние равно почти двум тысячам километров. Иными словами, этот подземный кряж почти равен Уральскому!
Так джины натолкнули геологов на изучение глубинного Урала. Но на самый главный вопрос: а какие полезные ископаемые могут содержаться в этих погребенных подземных кряжах - мы еще не получили ответа. Допрос древних джинов продолжается.
Ученым известно, что во всех странах мира в породах почти двухмиллиарднолетней древности обнаруживают богатейшие скопления железных и медных руд; есть в них руды редких металлов, есть очень много других ценнейших полезных ископаемых.
Допрос джинов недавно продолжили ученые, называющиеся тектонистами. Этот отряд геологов изучает законы формирования земной коры и историю ее развития. Тектонисты установили, что подземные широтные Уральские горы располагаются на разных глубинах. Так, например, отрезок широтной гряды от Кирова до Чусовой спрятан на глубинах до пяти-шести и более километров. А вот в пределах Среднего Урала эта гряда во время древнейших землетрясений оказалась разбитой на отдельные блоки, расположенные на различных глубинах. Некоторые блоки подходят близко к поверхности. Один из них, можно предполагать, находится в окрестностях города Нижнего Тагила. Такие же высокоприподнятые блоки погребенного Урала могут встретиться и в зауральской части широтного хребта.
Вскоре безымянный широтный Уральский кряж сможет получить имя. Пока его называют Третьим Уралом, имея в виду, что Первый Урал - горная система от Карского моря до Мугоджар. Вторым Уралом называют тянущийся параллельно ему погребенный Зауральский кряж. А широтный - первый по времени рождения и должен бы быть первым. Значительная часть его проходит по территории, которая в прошлом называлась Биармией. Она немного больше современной Пермской области. Кстати сказать, "Пермь" - производное от слова "Биармия" (так называли эту страну в IX-XII веках нашей эры). По имени Биармии и можно назвать широтный Уральский древний погребенный кряж - Биармийским хребтом. В нем выделяется собственно Биармийская часть - это та, которая находится в Предуралье и тянется от Кирова до города Чусового. Дальше идет средняя часть Биармийского хребта, которая может быть названа Тагильской. Она расположена в зоне самого Урала; восточное же окончание хребта можно назвать Мансийским подземным нагорьем.
Такое сочетание слов выглядит несколько странно: подземное - и вдруг нагорье. Но нагорье когда-то было на поверхности, и только в результате сложных процессов весьма длительной истории нашей Земли оно было погребено.
Конечно, и здесь не все бесспорно. Некоторые из геологов и геофизиков считают, что такого хребта не было, а мощные массы плотных и магнитных пород связаны с тем, что они застыли на глубине, внедрившись в земную кору из зоны мантии Земли по глубинным разломам. Застывшая магма и создала здесь скопления плотных и магнитных пород. Но вне зависимости от того, как произошли породы Биармийского хребта, пробурив их, мы получим много интересных данных о полезных ископаемых, которые могут в них содержаться.
Перенесемся мысленно на 10-15 лет вперед. К этому времени уже закончена будет уральская сверхглубокая скважина.
Мы получили ответ на многие вопросы. Один из них связан с теми горными породами, которые внедрились сюда из мантии Земли или, по другой гипотезе, сформировались здесь из древних осадочных пород. Согласно гипотезам, длительное время бытовавшим на Урале, все его гранитные породы представляются в виде так называемых батолитов - огромных конусовидных внедрений из зоны мантии Земли. Считалось, что здесь была проплавлена вся земная кора. Но так считали магматисты. А неонептунисты-трансформисты утверждают, что никаких грандиозных проплавлений земной коры не было, что все уральские граниты расположены в виде пластообразных залежей, так называемых гарполитов; и возникли они за счет расплавления тех пород, которые существовали здесь же, в этом слое. Или же расплавления не было, а просто под влиянием некоторого повышения температуры и сильного давления при горообразовательных процессах часть пород гранитизировалась - из глинистых песков превратилась в граниты. Геофизики, изучая зоны распространения гранитов на Урале, называют даже толщину и мощность гарполитов.
Кандидат геолого-минералогических наук, геофизик А. А. Кузнецов рассчитал, что на Южном и Среднем Урале гранитные гарполиты имеют толщину не более полутора-двух километров, а под ними залегают снова осадочные породы. Эти расчеты опровергают господствующее представление о том, что везде на Земле сначала должен быть осадочный слой, потом гранитный, а под ним базальтовый. Получается совсем иначе: сначала осадочный, потом гранитный, а потом снова осадочный! В общую схему строения земной коры приходится вносить значительные коррективы. А если это так, следует учесть еще одно любопытное явление: чем большей глубины мы достигаем буровыми скважинами, тем все менее и менее измененные (метаморфизованные) породы там встречаются. Значит, под гранитными гарполитами могут оказаться неизменные осадочные горные породы со всеми характерными для них полезными ископаемыми, а в большинстве осадочных пород содержится нефть и ископаемый уголь. Значит, мы ищем нефть для уральской промышленности в пределах "Второго Баку" или в Зауралье - в Западно-Сибирской низменности, а она, может быть, есть на самом Урале! Возможно, где-то под Нижним Тагилом, Свердловском, Магнитогорском, Орском и многими другими крупными промышленными центрами Урала находятся мощные скопления нефти. Если мы найдем их, то обеспечим Урал своей нефтью или ископаемым углем, которого так не хватает уральской промышленности.
Уголь для Урала, как известно, завозится из Караганды и Кузбасса. Сейчас прокладывается железнодорожная линия вдоль восточного склона Урала на Север, чтобы подать уральской промышленности уголь Северо-Сосьвинского бассейна и Воркуты с западного склона Полярного Урала. Это и далеко и дорого. А вдруг уголь лежит под самим Уралом?
Если в результате сверхглубокого бурения будут обнаружены признаки нефтепродуктов на глубине, то это произведет настоящую революцию в нашем представлении о запасах горючих полезных ископаемых на Урале. Конечно, одной скважиной все эти промышленные задачи не будут решены, но она может поставить перед наукой и практикой важные задачи. И уже это одно оправдает все затраты на производство работ по сверхглубокому бурению!
И еще важная задача. Если скважина будет заложена в окрестностях Тагила, то она пройдет раздел Конрада, разграничивающий гранитный и базальтовый слои, который подходит здесь близко к поверхности.
Было бы не верно считать, что ниже раздела Конрада будут встречены только базальты. Если точно представление о Биармийском хребте, то здесь для геологов и геофизиков выяснится путь возникновения слоев, сходных по своим геофизическим характеристикам с базальтом. Эти пласты окажутся или могут оказаться обычными осадочными породами, сильно уплотненными в результате неоднократных складчатых процессов. Можно предполагать, что породы Биармийского хребта претерпели не менее двух крупных этапов складчатости, после чего они сильно уплотнились и стали сходными с базальтами (хотя бы по плотности).
Ну, а если мы на этих глубинах встретим только те породы, которые застыли из некогда расплавленной огненно-жидкой массы, если магматисты действительно правы? Тогда и здесь будет намечен определенный цикл закономерностей. Мы, вероятно, обнаружим признаки, которые прояснят законы распределения в части Биармийского хребта железных и медных руд, а также руд разнообразных редких элементов. И есть все основания считать, что мы получим большое подспорье к тем запасам полезных ископаемых, которые известны на Урале. Вот о чем заставила думать ученых невольная исповедь зеленого джина.
Еще не закончена дискуссия о том, где закладывать уральскую скважину. Ученые называют много точек. Каждый из них хочет проверить "свою" гипотезу. Нам ясно лишь одно: скважина должна быть заложена с расчетом максимальной выгоды. Чем больше вопросов она снимет, тем лучше. А решить все проблемы одной скважиной все равно невозможно.
Второй камень мне подарил в годы войны один из студентов, поэт В. Занадворов, к сожалению, вскоре безвременно погибший. Кончив геологоразведочный техникум, Занадворов побывал во многих участках страны, в том числе на Кольском полуострове. Потом он поступил в Пермский государственный университет на геологический факультет.
Однажды мы разговорились с Занадворовым. Он очень много рассказал о своих экскурсиях по Кольскому полуострову и другим районам страны, читал мне стихи. Некоторые помню и сейчас.
Я не знаю, что сердцу дороже,
То ли с детства любимый Урал,
То ли Мурманских тундр бездорожье,
То ль места, где еще не бывал?
И вот из Мурманской тундры Занадворов перед отправкой на фронт привез обычный, ничем как будто бы не примечательный кусок гранита. Он отдал его мне.
Мясокрасный небольшой кусочек горной породы со слабо поблескивающими кристаллами полевого шпата, небольшими включениями черной слюды и участками кварца. До сих пор он лежит в моей коллекции, напоминая о Занадворове и рассказывая мне сложнейшую историю своего происхождения.
В рунах карельского эпоса "Калевалы" есть любопытная легенда, в которой описывается акт творения Земли и неба. И рассказано в этой легенде, что когда еще в мире ничего не было, прилетела утка и снесла семь яиц: шесть золотых и седьмое железное. Снесла она яйца в море, на колени богини-матери воды. Богиня сбросила яйца в воду, и они разбились. Но не погибли яйца в тине морской.
Из яйца, из нижней части,
Вышла мать земля сырая;
Из яйца, из верхней части,
Встал высоко свод небесный;
Из желтка, из верхней части,
Солнце светлое явилось;
Из белка, из верхней части,
Ясный месяц появился;
Из яйца, из пестрой части,
Звезды сделались на небе;
Из яйца, из темной части,
Тучи в воздухе явились.
Ну, а гранит рассказывает нам иную историю своего происхождения.
Его рассказ так переводят магматисты. Гранит и многие другие породы Кольского полуострова возникли из расплавленной огненно-жидкой массы - магмы, прорвавшейся из-под земной коры. Таких разломов, по которым изливалась или внедрялась магма, было очень много. Они происходили в разные времена. Академик Ферсман, например, изучая горные породы Ловозерской тундры, говорил, что они проникли сюда по разломам, которые сейчас заполнены озерами Умба и Ловозеро. Представления Ферсмана длительное время считались бесспорными. С породами, изученными в Хибинских горах академиком, связаны разнообразные полезные ископаемые, и прежде всего залежи камня плодородия - апатита. Из этого камня изготовляют суперфосфат, идущий для удобрения полей. Вместе с апатитом здесь вскрыто и много других полезных ископаемых.
Трансформисты-нептунисты рисуют иную картину. Уже самые древние горные породы, которые здесь обнаружены, образовались не менее трех с половиной миллиардов лет назад. По ряду признаков они должны быть отнесены к осадочным. Только позднее они изменились до степени гранитов. В витринах музея Кольского филиала Академии наук СССР выставлены слоистые гранито-гнейсы, кварциты со знаками волноприбойной ряби и другими признаками, подтверждающими, несомненно, осадочное происхождение многих пород Кольского полуострова, ранее считавшихся магматическими.
Даже в тех более молодых породах, в которых академик А. Е. Ферсман нашел апатит, были обнаружены участки, содержащие растения, существовавшие в Ловозерской тундре Кольского полуострова около четверти миллиарда лет тому назад. Магматисты считают, что эти растения и породы, которые их заключают, были захвачены из краевых зон магматического очага. А неонептунисты-трансформисты говорят, что породы, содержащие растительные остатки, представляют участки неизмененных первичных горных пород.
Так кто же прав? Может быть, действительно в "Калевале" правильно говорится:
Всколыхнулись озера,
Горы медные дрожали,
Камни твердые трещали,
Раздроблялися утесы...
Может быть, действительно здесь происходили разломы, а по ним изливалась магма? Тогда скважина, заложенная в зоне разлома, даст нам в основном однообразный комплекс пород по всей толще земной коры.
Правда, некоторые считают, что в зоне мантии будут встречены очень древние первичные породы, возраст которых может быть не три с половиной, а пять-шесть миллиардов лет.
А если правы трансформисты, то под породами, заключающими в себе апатит, мы встретим совершенно не измененные слои. Может быть, под ними лежат кембрийские осадки, такие же, как в деревне Марково у реки Лены? В этом случае под апатитосодержащими породами будут встречены скопления нефти.
Такое предположение длительное время считалось маловероятным.
Но вот в декабре 1951 года горный десятник, работавший на апатитовом руднике, услышал какой-то странный свист и шум, идущий из-под земли. К десятнику подошли двое рабочих. "Это подземный газ. Попробуем подожжем?" - сказал один из подошедших. За вспыхнувшей спичкой раздался взрыв. Это взорвался газ. Десятник и рабочие отделались ожогами, но могли поплатиться жизнью.
Случай был забыт. И только после его повторения в 1954 году сотрудники Кольского филиала Академии наук СССР заинтересовались этим.
К 1963 году научный сотрудник филиала И. А. Петерсилье выяснил, что комплекс хибинских магматических горных пород содержит в себе большое количество не только нефтяных газов, но и рассеянных нефтяных твердых и жидких битумов. Их здесь столько же, как и в крупном нефтяном месторождении. Разница лишь в том, что в обычных осадочных нефтяных месторождениях газ и нефть заключены в порах породы, здесь же они сосредоточены в кристаллах. Особенно много газа и нефти содержится в минералах, включающих алюминий. Свыше 230 кубических сантиметров газа на килограмм породы подсчитали в них нефтяники. А сколько же будет содержать газа тонна, миллион, миллиард тонн породы?
В специальных лабораториях Кольского филиала такие же нефтяные газы были получены искусственным путем при температурах в 1200°. Этим как будто подтверждается связь нефтяных газов с магматическими породами.
И вновь возникли споры. Сторонники магматической гипотезы нефтеобразования торжествовали. Наконец-то в типичных магматических породах нашли газ и нефть! Значит, можно резко изменить экономику Кольского полуострова, которому всегда не хватало энергетического сырья. Теперь-то уж у энтузиастов Заполярья будет своя нефть и свой газ! Надо бурить!
Кольскому полуострову нужны глубокие и сверхглубокие скважины. Конечно, нужно одну из них бурить в первую очередь в окрестностях г. Кировска, в Хибинских горах. Нефтяники говорят: газ - дыхание нефти. А что, если под городом Кировском будут встречены породы, из которых можно "изъять" и газ и нефть?
Но дискуссия не закончена. Скептики утверждают, что пород, из которых можно будет получить нефть, на Кольском полуострове встретить невозможно. Они предлагают бурить скважину в одной из крайних северо-западных точек страны - у Печенгского медно-никелевого месторождения. Там, как говорят геологи, близко к поверхности Земли подходит базальтовый слой, а с ним могут быть связаны многочисленные рудные залежи.
Кто же прав - нефтяники или рудари? Чья точка зрения победит? А может быть, надо бурить на Кольском полуострове не одну, а несколько скважин?
А камни - третий и четвертый - в моей коллекции лежат рядом. Один из них белый, другой - черный.
Белый непрозрачный камень хранится в запаянной колбочке, потому что он подвергается воздействию атмосферной влаги. Это каменная соль, которую мне привезли из окрестностей города Гурьева в Прикаспийской низменности, из самых низовьев рек Урала и Эмбы.
Черный камень я подобрал во время экскурсии по нефтяным месторождениям Баку. Он взят недалеко от храма огнепоклонников в Сураханах.
Оба эти камня связаны с нефтью. Каменную соль взяли вблизи одного из месторождений нефти. Черный камень я подобрал тоже из зоны нефтяного месторождения. Это так называемый кир - загустевшая выветрелая нефть, смешанная с грязью.
Когда рассматриваешь внимательно кусочки каменной соли и кира, то можно увидеть в них следы прошлого, рассказывающие о том, как они произошли.
На современных соляных озерах типа Эльтона и Баскунчака в безветренную погоду иногда можно видеть своеобразные лодочки-пирамидки, выкристаллизовавшиеся из мелких кубиков каменной соли. При небольшой волне такая лодочка-пирамидка захлестывается водой, вода попадает в ее полую часть, и пирамидка тонет. Из них и составляются пласты каменной соли. В моем камне, взятом из соляного штока, прорвавшегося на поверхность с большой глубины, ясно различается своеобразный рисунок из этих пирамидок, свидетельствующих об осадочном происхождении соли.
Накопившиеся здесь соляные пласты вначале были покрыты толщей осадков, мощность которых более семи тысяч метров. Под их тяжестью соль стала растекаться и выдавливаться в зону наименьшего сопротивления - не вниз, не в сторону, а вверх. Особенно красивы при таком растекании соли разноцветные ее пласты. Например, в Соликамских шахтах можно видеть начало стадии растекания соли, когда она сминается в причудливые изгибы, напоминающие застывшие волны.
Ну, а здесь, в Прикаспийской низменности, для того чтобы соль могла прорваться кверху, ей нужно было проткнуть и частично приподнять огромную толщу осадочных пород. Такие прорвавшиеся кверху соляные столбы-штоки иногда имеют диаметр до полутора-двух и более километров. По форме они напоминают каплю, обращенную тупым концом вверх.
К приподнятым солью выгнутым пластам часто приурочиваются скопления нефти.
В Ираке некоторые соляные столбы-штоки продолжают подвигаться кверху и сейчас. С самолета кажется, что по земле расползаются ледники. На самом деле это массы белой соли текут по поверхности.
Что же общего между белым и черным камнями?
Их путь - из глубин Земли. И черный камень - загустевшая нефть - также вырвался из глубоких недр, но только не с солью, а с грязью.
В окрестностях Апшеронского полуострова много грязевых вулканов. Один из них, Лок-Батан, располагается в черте города Баку, на его окраине.
Академик Губкин первым доказал промышленное значение грязевых вулканов. Он предложил разбуривать их краевые залежи, и первая же скважина в районе Лок-Батана дала фонтанный выброс нефти.
Колоссальное количество грязевых вулканов скрывается в Каспийском море. Одно из крупных извержений грязевого вулкана произошло 4 декабря 1950 года в районе так называемой банки Кумани. Ночью со дна моря вырвался и загорелся нефтяной газ. Высота факела достигла 100 метров. Зарево было видно из Баку. И вместе с нефтью мощный вулкан начал выбрасывать грязь. Ее было так много, что здесь возник остров длиной около километра, шириной свыше 500 метров и высотой над поверхностью воды до шести метров. Но остров недолго красовался среди волн: первый же шторм разметал его без остатка.
Сейчас все зоны грязевых вулканов разбуриваются, и там находят большие скопления нефти.
Вот и получается, что белое и черное иногда очень родственны. Только вырвалась грязь не таким широким столбом, как текучая соль, а по узкому каналу. Вместе с грязью в Сураханах прорывался к поверхности и нефтяной газ. Несколько более 100 лет тому назад здесь еще существовал храм огнепоклонников. К фронтонам этого храма жрецы бога Ормузда подвели трубы, через которые вырывался нефтяной газ. Факелы горели, не угасая, и сколько почтения вызывали они у верующих!
А потом, когда было установлено, что горящий газовый фонтан связан с нефтью, огнепоклонников попросили удалиться. Здесь была пробурена одна из первых нефтяных скважин, и за много десятков лет существования Сураханского промысла, еще до революции, было получено здесь много миллионов тонн нефти. Сураханское месторождение считалось тогда одним из крупнейших в мире, конечно, по масштабам того времени.
Вот почему сверхглубокие скважины запланированы в тех зонах, где были найдены белый и черный камни. Если есть нефть на глубине трех-пяти километров, то почему ей не быть и на глубине 15-18 километров? Может быть, здесь будет, наконец, найден принципиальный ответ о дальнейшем направлении нефтяного бурения. Может быть, нефть органического происхождения составляет лишь небольшую долю в огромном мировом запасе нефти, который еще до сих пор не тронут.
Но если даже мы на этой глубине не встретим нефти, то геологи скажут: "Отрицательный результат есть положительный результат". Значит, мы не будем бурить скважины на нефть на такую глубину и этим сэкономим большое количество денег.
Кавказ издавна славится не только нефтью, но и большим количеством разнообразных рудных полезных ископаемых.
Сохранилась легенда о том, как осетинский князь Ос-Багатар пытался свататься к грузинской царевне Тамаре. По обычаю за невесту нужно было дать выкуп, и Ос-Багатар, живший вблизи современной Военно-Осетинской дороги, предлагал дать столько серебра, сколько может свезти навьюченный осел - плата по тем временам немалая. Драгоценный металл могли добывать только в районе современного Садонского месторождения меди и цинка. До самой своей смерти Ос-Багатар добывал серебро. А после его смерти добыча драгоценного металла прекратилась. Но уж, конечно, не потому, что некому было выкупать невест. Вероятно, тот участок, где было максимальное скопление металла, иссяк. Но это не значит, что в других районах нет новых, и, может быть, более крупных скоплений, где найдется такое количество серебра, что его не только один, но и тысяча навьюченных ослов не увезет.
Сверхглубокая скважина, которая выяснит возможности закономерного распространения руд полезных ископаемых в связи с магматическими породами, должна быть расположена в местах, где к поверхности может близко подходить базальтовый слой. Известно и место, где можно было бы заложить такую скважину. Там, где Мильская и Муганская степи разделяются рекой Аракс, примерно в 100-150 километрах от места впадения Аракса в Куру, есть небольшое местечко Карадонлы. Вот здесь ближе всего на Кавказе подходит к поверхности то, что геологи называют базальтовым слоем. Является ли он на самом деле базальтовым или он такой же, какой мы предполагаем на Урале? Этого мы пока не знаем и можем лишь высказывать различные гипотезы. Заложенная в этом месте скважина будет достаточно обеспечена водой, которая всегда необходима при бурении. Сюда очень легко подвести электроэнергию. Так что Карадонлы имеет все права стать местом бурения сверхглубокой скважины.
Перспектив много. Что будет выбрано - нефть или руда, дело пока что будущего. Но близкого будущего!
Этого камня у меня в коллекции еще нет, но я знаю, как он должен выглядеть.
Вот его приметы: цвет серый, темно-серый или черный. Он должен быть шероховат на ощупь. В сильную лупу в нем можно увидеть мелкие вкрапления оливина - минерала бутылочно-зеленого цвета. Под микроскопом будет отчетливо видно, что очень мелкие кристаллы, слагающие эту породу, находятся в совершенном беспорядке. Это базальт, тот самый, который слагает базальтовый слой Земли.
Конечно, достать эту породу не мудрено, она есть в любом музее, в любом геологическом учреждении. Но мне нужен не просто базальт, а именно тот, который поднимут из сверхглубокой Курильской скважины!
Пока что в моей коллекции есть несколько базальтов, взятых с различных участков нашей страны: из зоны правобережья Енисея, из скважин, пробуренных во многих местах Европейской части СССР, с Урала. И каждый из них индивидуален. У каждого свое лицо, свой характер и судьба.
Особенно интересны некоторые породы, взятые с Урала, внешне очень похожие на базальт. Но под микроскопом в них раскрываются особые внутренние черты. В них легко просматриваются следы микроскопических органических остатков, следы жизни! Это в базальте, температура плавления которого свыше 1000 градусов!
Любые следы жизни, если бы они имелись в породе (при такой температуре), полностью исчезли бы. Переплавление породы полностью изменило бы ее характер. Ну, а здесь отчетливо видны такие следы. И микропалеонтологи, люди, которые занимаются изучением микроскопических остатков жизни далеких геологических эпох, доказали их существование в этом камне.
Тут уж магматическая теория образования горных пород бессильна. Мы совершенно ясно понимаем, видя такие породы, что они произошли не за счет расплава, выброшенного из вулканического жерла. Здесь был сложный ход геологических процессов. И в первую очередь перекристаллизация осадочных горных пород, которая и придала им облик базальтов. Значит, порода испытала в течение своей жизни такие сложные превращения, что стала похожа на вулканическую, но сохранила в себе следы прошлой своей жизни.
История жизни этой породы рисуется нам приблизительно так: сначала она откладывалась на дне моря и представляла собой обычный морской ил, в котором накапливались и отмершие остатки микроорганизмов, имеющих раковины. Эти раковины были известняковыми, как у большинства подобных организмов. Затем этот ил спрессовывался, превращаясь в плотную глинистую горную породу. Позднее под влиянием циркулирующих растворов в ней стали выкристаллизовываться мелкие кристаллы. Не исключена возможность, что этот процесс шел под большим давлением. Может быть, на породу давила многокилометровая тяжесть океанических вод, может быть, она опускалась в глубины земной коры, но факт тот, что под влиянием давления, некоторого повышения температуры и циркулирующих в породе растворов стали формироваться и располагаться в беспорядочном нагромождении те мелкие кристаллы, которые характерны для базальта. И породы приняли облик базальта.
До сих пор кажется странным, как мы могли ошибиться, когда, изучая области восточного склона Урала, отнесли абсолютно все базальты к вулканическим горным породам. Мы говорим о том, что на этой территории в прошлом повсеместно была бурная вулканическая деятельность, основывая эти выводы на данных метода аналогий, метода актуализма.
Значит, нас опять подводит этот метод? По-видимому, да. Мы в целом ряде случаев слишком полагались на его правильность, а детальные исследования заставляют вносить определенные коррективы в привычные взгляды. Поэтому я с нетерпением жду, когда моя коллекция пополнится базальтом с Курильских островов. Конечно, и его я отдам на микроскопические исследования. Будет интересно посмотреть кусочек породы из базальтового слоя Тихого океана. Не исключена возможность, что тот базальт, который я в конце концов получу в свою коллекцию, будет резко отличаться от уральского своими внутренними чертами. Может быть, в отдельных случаях правы вулканисты, а в других - неонептунисты-трансформисты, которые доказывают, что отдельные породы вулканического облика могут возникнуть невулканическим путем.
Вероятно, так и закончится двухсотлетняя дискуссия о базальтах. Будут найдены общие черты для базальтов огненного происхождения и для базальтов, происшедших невулканическим путем.
Ну а что же даст Курильская скважина, если опять-таки попытаться перейти в область реальной научной фантастики? Что будет обнаружено в недрах Земли под базальтовым слоем?
Если здесь базальты действительно произошли за счет излияния из подземных очагов, то под земной корой мы можем встретить либо застывающие, либо активные вулканические очаги. Тогда вулканисты будут иметь возможность торжественно провозгласить: вот так же и под земной корой должен быть расплав огненно-жидкой массы! Но будут ли они правы? Мне кажется, нет.
Одна скважина, как бы глубока она ни была, конечно, не решит тех сложнейших вопросов, которые связаны с познанием геологического строения внутренних зон Земли.
Какой бы результат мы ни получили при бурении сверхглубокой Курильской скважины, это еще не даст нам права решать вопрос о том, что мы встретим в любом другом участке под земной корой. И недаром решено бурить пять скважин в пяти различных точках нашей страны.
"Королевой недр" называют нефть, потому что для ее добычи приходится бурить самые глубокие скважины. Ни одно полезное ископаемое не добываем мы с такой глубины, как нефть. Ну и вполне естественно, что тем, кто занят поисками и добычей нефти, присвоен неофициальный титул "придворных королевы недр". Именно нефтяники накопили колоссальный опыт проникновения в недра земли - опыт, который неоценим для разработки проекта сверхглубоких скважин.
Не сразу далась та глубина, которая достигнута в наши дни. Я помню, на том же XVII Международном конгрессе в 1937 году как о высшем достижении говорилось о том, что американской фирме "Голф Продекшен" удалось пробурить скважину в три тысячи метров. Мне помнилось, что перед этим, примерно в 1925-1927 годах, рекордной была скважина фирмы "Розенкрац Филд" в Калифорнии глубиной в 2227 метров, а еще раньше, на рубеже веков, самые глубокие скважины достигали 350-400 метров. В 1958 году в Западном Техасе фирма "Филипс-Петролеум" пробурила скважину 7724 метра. Она пока остается рекордной, но уже бурится восьмикилометровая скважина в Южной Луизиане.
Мы не гонимся за рекордами. Все глубокие скважины, пробуренные для добычи и разведки нефти, ориентируются на глубине в две, три, четыре и пять тысяч метров от поверхности. Глубина этих скважин зависит от того района, где добывается нефть. Например, в Башкирии и Татарии бурить скважины глубже полутора-двух тысяч метров почти не приходится, потому что там только до этой глубины развит осадочный покров. Правда, в некоторых участках Предуралья он наблюдается и на больших глубинах. Одна из скважин в окрестностях города Краснокамска была пробурена на глубину 2900 метров от поверхности, до этого предела здесь располагается осадочный покров, но нефти так и не встретилось. Бурить глубже согласно гипотезе И. М. Губкина нет смысла.
А на Кавказе? Не только на материке в окрестностях Баку, но и в Каспии, в окрестностях Апшеронского полуострова бурят скважины до глубины в пять километров, потому что до этой глубины и дальше здесь располагается осадочный покров и всюду в нем есть нефть. Значит, есть прямой расчет бурить и на большую глубину.
Выбор глубины наших скважин не случайный. Перед тем как вести бурение с промышленной целью на поиски, разведку и добычу нефти, проводится огромная подготовительная работа. Она заключается в бурении структурно-опорных скважин. Каждая из них проектируется на основе сложного комплекса предварительных геофизических исследований.
Бурение часто длится годами, на поверхность выносится все, что встречается буровыми трубами. Эта работа очень кропотливая. Навинчивается колонка труб, пробуривается какое-то количество метров. Затем ради керна - того столбика породы, который входит в бурильную трубу, - вся колонна труб поднимается кверху.
Когда такое бурение ведется на небольшую глубину, это терпимо. Но при изучении глубин, исчисляемых тысячами метров, бурить таким способом - свинчивать и навинчивать трубы для того, чтобы достать несколько метров керна, - эта работа адова. Однако она оправдывает себя.
Все, что вынимается из скважины, подвергается детальнейшему исследованию. Геологи всех направлений изучают эту породу для того, чтобы дать потом рекомендацию будущим исследователям - что встретят они на этих глубинах, когда будут бурить новые скважины в некотором отдалении от опорной структурной скважины.
Но и этим не кончается исследование. Когда бурение скважины заканчивается, ее исследуют геофизики, чтобы уточнить все разнообразие физических свойств горных пород: магнитных и электрических, силу тяжести и радиоактивность - для того, чтобы потом, в другом месте, применяя эти же способы, правильно расшифровывать сигналы, идущие из глубин.
В США такие структурные опорные скважины пробуривались на значительных пространствах в шахматном порядке, примерно в 25 километрах друг от друга. В нашей стране государственная сеть структурных скважин имеется в районах Волго-Уральской нефтеносной области и во многих других участках Европейской части СССР. Некоторое количество скважин пробурено в Западной Сибири, в новых промышленных нефтеносных районах, однако значительные пространства нашей страны еще пока не имеют сети опорных структурных скважин.
Много неожиданностей подстерегает бурильщиков. В одной из газетных информаций в 1960 году был описан, пожалуй, обычный, рядовой для бурильщиков случай. Бурилась промышленная скважина в открытом море несколько южнее города Баку. Бурильщик Гасанов и его помощник Бабаев готовились поднять на поверхность очередную порцию керна. Они должны были вынуть шестиметровый столбик грунта и уложить его в ящик.
Но вдруг раздался прерывистый гул. Море вокруг как бы закипело. С ревом вырвался на поверхность огромный столб грязи, высотой примерно с десятиэтажный дом. Авария! Скважина наткнулась в глубине на жерло грязевого вулкана. Надо было срочно заглушить выброс грязи, иначе не устоять и вышке. В скважину стали срочно нагнетать тяжелый глинистый раствор. По расчетам, этот раствор должен был заглушить фонтан грязи, но ликвидировать аварию сразу не удалось. Новые и новые меры принимали бурильщики для того, чтобы заглушить вырывавшийся из недр мощный поток грязи и газа.
Грязевой вулкан был побежден. Но газ, сопровождавший грязь, все-таки нашел выход. Мощные струи газа стали вырываться на поверхность. Все основание скважины дрожало. Но и в этом случае бурильщики знают, как поступить. У них была заранее заготовлена аварийная аппаратура. Выход газа, наконец, был закрыт. И когда вдруг наступила тишина, мастера увидели, что борьба с подземной стихией шла более двух смен...
Повторяю, это был рядовой случай: такие, а пожалуй, и еще более сложные аварии приходится часто преодолевать бурильщикам. "Королева недр" капризна. И ее "придворные" пускаются на разнообразные ухищрения, чтобы в конце концов угодить ей.
Но это все рассказы о современной технике и условиях бурения скважин. Ну, а в будущем, когда нам придется бурить сверхглубокие скважины, и тогда мы будем через каждые несколько метров вынимать все трубы и вновь опускать их?
Нет, здесь предусмотрен иной режим бурения. Еще в 20-х годах нашего столетия талантливый инженер М. А. Капелюшников изобрел так называемый турбобур. Сущность изобретения заключается в том, что колонна труб, которая опускается в скважину, сама не вращается. Она служит для того, чтобы подать вниз режущий инструмент турбины, и вращается лишь головка этой турбины, которая приводится в движение либо водой, либо тем глинистым раствором, который закачивается в скважину. Он служит одновременно и для вращения турбины и для того, чтобы замазать, глинизировать стенки скважины, уберечь их от осыпания.
Турбобур Капелюшникова в настоящее время оброс многочисленными усовершенствованиями и деталями. Появился и родной брат турбобура - электробур, в котором вращение режущей колонки происходит за счет электроэнергии, но принцип работы тот же - здесь также вращается только рабочая часть.
Уже давно, еще до Капелюшникова, был изобретен способ, позволяющий бурить скважину без выноса на поверхность столбиков породы - керна. В забое, в низу скважины, вся порода раздробляется с помощью специальных долотьев и потом водой или глинистым раствором поднимается на поверхность. Это значительно ускоряет бурение. И все-таки пока нет еще полного решения проблемы спуско-подъемных операций для сверхглубокого бурения. Возможно, что турбобур или электробур будут спускать и поднимать не на трубах, а на специальных тросах. Их надо сделать прочными и легкими, потому что на такой большой глубине решающее значение будет иметь их собственный вес. Уже сейчас пробуривают многие сотни метров скважин за месяц наращиванием труб, а не подъемом и спуском их несчетное число раз.
Особо занимает всех бурильщиков вопрос о режущих инструментах. Когда в нашей стране не хватало алмазов, головки буров оснащали резцами из специальных сортов стали. Были разработаны такие сплавы, как победит и ему подобные, которые сравнительно долго не снашивались, но и они не удовлетворяли бурильщиков.
Мечты человечества о "вечном" ударном и режущем инструменте запечатлены во многих преданиях и легендах. Любопытна скандинавская сага о Вольсунгах.
Как повествует легенда, бог Один решил подарить самому могучему герою меч, которой легко резал и дробил все. Один явился к людям и вонзил этот меч в дуб, сказав при этом, что, кто сумеет вытащить меч, тот и будет им владеть. Это вызвался сделать король Гаутланда Сиггейр. Но тщетны были его усилия. Вслед за ним подошел к дубу герой Сигмунд и легко вытащил меч. Сиггейр просил Сигмунда продать ему этот меч, но Сигмунд, смеясь, сказал: "Ты мог добыть его бесплатно. Раз я вытащил, значит мне им и владеть".
Сиггейр затаил злобу на Сигмунда и однажды хитростью заманил героя и его приемного сына Синфиотли к себе в королевство, а затем неожиданно напал на них и взял в плен. Он отобрал у Сигмунда меч, а герою придумал страшную казнь. Король приказал вырыть яму и разделить ее на две половины толстой гранитной плитой. В одну половину бросили Сигмунда, в другую - Синфиотли. В последнюю минуту сестре Сигмунда - жене Сиггейра - удалось передать Синфиотли волшебный меч в ячменном снопе. Яму засыпали землей, завалили камнями. На этом месте вырос огромный холм. Когда люди ушли, Синфиотли дотронулся до снопа и почувствовал там рукоятку меча. Он взял меч и легко проткнул им гранитную плиту. Сигмунд и Синфиотли пропилили мечом плиту, а затем разрубили землю и камни и вышли на поверхность... Просто, как в сказке!
У нас пока нет режущих инструментов такой твердости, какой обладал меч Сигмунда. Самым твердым из всех известных веществ является алмаз. Правда, в последнее время американцы изготовили так называемый боразон - нитрид бора, который режет алмаз. Но и он не удовлетворяет буровиков. Над созданием сверхтвердых сплавов бьются ученые всего мира, но пока тверже алмаза и боразона нет ничего. Может быть, на помощь буровикам придут квантовые генераторы света, о которых впервые писал А. Толстой в романе "Гиперболоид инженера Гарина". С помощью зеркала Гарину удалось сфокусировать в тонкий пучок лучи света, и этот пучок разрезал все, что попадалось ему на пути.
Ученым удалось осуществить идею Толстого. Правда, зеркало для этой цели не годится, да и источник энергии избран другой, неизмеримо более мощный. На основе квантовой механики создан генератор, позволяющий сфокусировать энергию светового потока и сделать луч такой плотности, что на своем пути он режет все. Такой луч за тысячные доли секунды прожигает отверстие в стали, режет алмаз или нагревает горную породу до 8000 градусов. Эти приборы, так называемые лазеры и мазеры, сейчас все более и более совершенствуются. С помощью лазеров генералы Пентагона собираются уничтожать ракеты или спутники. Американцы уже сообщили, что сконструирован лазер, поражающий цели на расстоянии свыше трехсот километров.
В нашей стране лазеры направлены на мирные цели. Кто знает, может быть, в недалеком будущем они станут главной деталью режущего инструмента. Но пока конструкция таких буровых станков еще не придумана.
А между тем техника требует от нас ответа на новые и новые вопросы. Предполагается, что бурить придется при огромных давлениях и высоких температурах. Надо сделать бурильные аппараты из сверхпрочных, но в то же время и сверхлегких материалов.
Может быть, исследователи здесь используют не металлические конструкции, а пластмассы, синтетические заменители, которые сейчас уже все больше и больше входят в промышленность и быт. Трудно сказать, какой путь будет избран. Нужно идти все глубже в недра, и в связи с этим встают многие другие вопросы. Как подавать на такую глубину энергию? Что нужно будет взять для этой цели - турбобур или электробур? Даже вес современного электрического кабеля, опущенного на глубину 15 километров, будет так велик, что кабель порвется от собственной тяжести!..
Предполагается, что вода, которую нужно туда подавать, превратится в пар, который нагреется до 400-450 градусов. Не потребуется ли какое-то особое охлаждение? Даже на тех глубинах, где вода еще может существовать, она будет разъедать клапаны насосов. Конечно, и здесь могут помочь новые материалы, но не проще ли совсем отказаться от воды и применять вместо нее сжатый воздух?
И таких проблем возникает невероятное количество. Для того, чтобы сконструировать новый буровой агрегат, который пройдет на большую глубину и врежется в мантию Земли, придется решать все новые и новые инженерные задачи.
А как извлекать породу с такой глубины? Скорее всего придется совсем по-новому организовать режим бурения. По-видимому, здесь будет уделено больше внимания тем аппаратам, которые способны давать показания без выноса керна или раствора на поверхность. Возможно, что для контроля будут извлекать лишь небольшие образцы с определенной глубины. Допустим, пробурят километров пять с полным раздроблением породы, а затем вынут кусочек керна.
Потом снова будут бурить километра три или четыре без извлечения породы. А пространство, которое пройдено без выноса керна, придется тщательно изучать с помощью разнообразных геофизических приборов.
Да и эти приборы придется переконструировать. Их также следует "одеть" в такую одежду, которая могла бы противостоять давлению и высокой температуре. Такая аппаратура будущего уже конструируется. И недалек тот день, когда мы начнем сверхглубокое бурение. Газеты сообщали, что нашими инженерами уже создаются станки, которыми можно бурить скважины до 10 километров. Первая такая скважина станет экспериментальной. Ее будут бурить в Прикаспийской низменности. В этом совершенном бурильном аппарате уже учтено многое из того, о чем мы сейчас говорили.
Многие ли пассажиры Московского метрополитена внимательно разглядывают стены его великолепных вокзалов? Восхищаются обычно архитектурой, красотой помещений в целом. А приглядеться к стенам стоит.
Вот, например, мраморная облицовка стен на станции Дзержинская. Не всякий может ответить, как она выглядит.
Если повнимательней присмотреться к мраморным плитам этой станции, то можно прочесть интересные страницы геологической истории Земли. В свое время при образовании мрамора были растащены по слоям и микрослоям те включения органической массы, которые сохранились в древнем иле. Сейчас они представляются в виде серых параллельных линий, изогнутых в ажурные складки. Особенно эффектны такие складки в Ленинградском метро на станции Балтийская. Мало кому приходит в голову, что здесь отражены, зафиксированы в каменных документах драматические эпизоды жизни мрамора, связанные с так называемыми пластическими деформациями, что здесь работало усилие в четыре тысячи килограммов на квадратный сантиметр.
Еще более интересны опыты по изучению уральской колчеданной руды. В шахтах и некоторых карьерах, где добывается эта руда, особенно на Карабашском месторождении Южного Урала, можно видеть довольно прихотливые изгибы пластовых залежей, которые ее слагают.
Опыты показали, что медную руду так же можно заставить растекаться, но уже при давлении в 10-12 тысяч килограммов на квадратный сантиметр. Здесь, сравнивая результаты процессов, происходящих в природе, с данными экспериментов, мы находимся на грани познания и тех процессов, которые происходят и в мантии Земли.
Практически говоря, мы можем получить в лабораториях искусственную мантию Земли. Для этого нужно воссоздать те условия, которые должны быть под земной корой. Первое из них - давление. Это колоссальная величина. Три слона, вставших на ноготь указательного пальца! Но давление это вполне достижимо для современной лабораторной аппаратуры. Его величину нетрудно рассчитать, и, следовательно, мы можем точно сказать, с какой силой будут сдавлены породы на той или иной глубине от поверхности Земли или океана.
Труднее с температурой мантии. У ученых нет единой точки зрения о степени и характере изменения температур при погружении к центру Земли.
Надо учитывать также и воды, проникающие в горные породы. Вода под давлением будет действовать иначе, чем на поверхности Земли. Каждое, даже малейшее отверстие, каждая мельчайшая, микроскопических размеров пора будут впитывать в себя влагу, и сама порода в таких условиях изменит свои свойства. Возможно, этим и объясняется коренное отличие океанических зон земной коры от ее континентальных участков. Может быть, под давлением воды, проникшей в поры горных пород, их свойства настолько меняются, что осадочные породы и граниты приобретают характеристики, чрезвычайно близкие к свойствам базальтов. Не поэтому ли базальтовый слой располагается так близко от поверхности в зоне дна океана? И может быть, это вовсе не базальтовый слой, а неузнаваемо измененный осадочный или гранитный?
Следствием давления, температуры, пористости и проницаемости горных пород являются, как мы видели, их пластичность, упругость и прочность. Все это мы можем получить в специальных лабораториях, которые занимаются изучением поведения горных пород при огромных давлениях и высоких температурах.
В одной из своих корреспонденций директор лаборатории физики сверхвысоких давлений Академии наук СССР профессор Л. Ф. Верещагин говорил: когда подвергли большим давлениям различные металлы и породы, то столкнулись с преобразованием их первичных качеств. Например, чугун, каменная соль, мрамор, помещенные в жидкость, сжатую до 20-25 тысяч атмосфер, претерпели удивительные изменения. Они становились пластичными и приобрели какую-то особую сверхпрочность.
Но при попытках воспроизвести свойства пород в условиях мантии мы сталкиваемся с многими трудностями. Ведь там все, даже хорошо изученные породы находятся в среде, которая нам не известна. А о том, какую роль она может играть, хорошо свидетельствуют опыты, произведенные с каменной солью. Оказывается, каменная соль растекается уже при сравнительно небольших давлениях. Если приложить к ней усилие в 40-80 килограммов на квадратный сантиметр, то она может быть вдавлена в узкую щель в стальной плите.
Но если чуть-чуть подогреть каменную соль, предположим, до 200-300 градусов, то она продавливается через это же отверстие при давлении вдвое меньшем, чем в предыдущем опыте.
Еще более поразителен эффект, который получается, если эту щель в стальной плите окантовать плавленым гипсом или плавленой солью... Через такое отверстие можно продавить каменную соль даже при давлении в два-три килограмма на квадратный сантиметр, то есть необходимо усилие еще в 10-15 раз меньшее.
Но геологические наблюдения над поведением мрамора и кварцита, о которых мы говорили выше, противоречат лабораторным опытам. В природных условиях кварцит обладает более легкой способностью к пластической деформации, чем мрамор, а в лабораторных условиях требуются меньшие усилия для того, чтобы вызвать пластическую деформацию в мраморе.
Загадка? Пока да. И таких загадок тысячи. Исследователям постоянно приходится решать уравнения со многими неизвестными. Но не будем отчаиваться. Сейчас человек создал себе могучего помощника - электронную счетно-вычислительную машину, и она уже верно служит геологам, помогая решать прежде совершенно неразрешимые задачи.
Счетно-вычислительные устройства позволяют нам максимально точно учесть все процессы, которые происходят в земной коре или мантии.
Мы сможем практически рассчитать, как выглядит мантия Земли. От результатов расчета условий прочности, плотности, упругости горных пород будет зависеть и выбор технического оборудования, а также сама конструкция бурильных аппаратов.
Счетно-решающая машина поможет найти ответ на вопрос о том, какие металлы или искусственные пластмассы необходимы для создания бурильных труб. Машина подскажет, что для закрепления стенок скважин надо создавать своеобразные породы с определенными свойствами. Может быть, это будут преобразованные породы, пройденные буровой скважиной. А возможно, придется разработать электрохимический способ закрепления стенок скважин. Расчетные данные дадут ответ и на вопрос о том, каким должен быть диаметр скважин.
В районе города Тотьмы мне пришлось видеть скважину и закрепляющие ее обсадные трубы XV столетия. Начальный диаметр скважины достигал 60 сантиметров, конечный диаметр, на глубине 250 метров от поверхности, суживался до 30 сантиметров. Скважина была обсажена трубами из долбленых крепких деревьев, обернутых просмоленным холстом. Для того времени скважина была чудом техники.
Такой же, по сути, тип конструкции скважин мы применяем и в настоящее время.
Расчеты показывают, что начальный диаметр сверхглубокой скважины может быть около двух метров. Такая скважина, постепенно теряя диаметры, на глубине 15-18 километров сузится до 13-15 сантиметров. Счетно-решающие устройства будут рассчитывать прочность оборудования. Для того чтобы сказать, как поведут себя на глубине трубы, сделанные из сплава железа с титаном или из каких-либо других металлов, чтобы узнать, как они будут растягиваться или сжиматься при подъеме и спуске снаряда, нужно решить десятки, сотни и, может быть, тысячи разнообразных задач. Решения будут различными в зависимости от того, как мы будем представлять условия, которые встретятся под земной корой.
Современная наука позволяет нам учесть все эти условия, и сверхглубокие скважины мы будем бурить не вслепую. Мы войдем в глубины недр во всеоружии нашей техники, войдем как повелители стихий, еще недавно считавшихся таинственными и неукротимыми.
Как известно, в настоящее время происходит процесс резкой дифференциации наук. Появляются новые науки и научные направления. В геологии уже выделилось свыше 120 новых наук, и этот процесс еще продолжается. Уже невозможно быть специалистом-геологом вообще. Самых разнообразных направлений так много, что каждый геолог, практически говоря, становится узким специалистом в какой-либо одной области. Но происходит и прямо противоположный процесс, и недаром многие новые науки рождаются на стыке двух-трех старых.
Как быть при бурении сверхглубоких скважин? Ведь там возникает тысяча разнообразных вопросов, решение которых не под силу узким специалистам. Не приходится доказывать, что обслуживать каждую из таких скважин будут сотни лиц разнообразных специальностей. Здесь, как в фокусе, будут сосредоточены мысли и чаяния разных ученых. Скважина объединит интересы представителей, на первый взгляд ничем между собой не связанных направлений. Конечно, полностью о синтезе наук каждой сверхглубокой скважины рассказать невозможно. Об этом еще будет написано много книг, но некоторые направления видны уже сейчас.
Я представляю себе такую картину. С глубины 10-12 километров, предположим, скважины Кольского полуострова, будет добыт кусок горной породы. Его немедленно разделят между собой в первую очередь петрографы - люди, занимающиеся изучением, или, точнее, описанием, горных пород; геохимики, которые выявляют условия происхождения пород; минералоги, занимающиеся описанием и определением минералов, слагающих горные породы.
Можно предположить, что петрографы, минералоги и геохимики скажут, что с этой глубины мы подняли породу, называемую эклогитом. В описании будет указано, что такие породы образуются, как правило, либо на очень больших глубинах, либо в условиях высоких температур. Эклогиты, добавят минералоги, представляют довольно неплохо раскристаллизованную породу, в которой отчетливо видны ярко-красные кристаллы гранатов, сочетающихся с зелеными пироксенами, иногда между ними можно видеть также голубой или густо-синий дистен.
Есть много гипотез о строении внутренних зон Земли. По одной из них на глубине должен быть широко распространен минерал оливин, возникший при обеднении пород кремнеземом. Некоторые исследователи выделяют под земной корой целый оливиновый пояс (вспомните "Гиперболоид инженера Гарина", вся геология которого подсказана академиком Ферсманом).
Другие утверждают, что базальты под большим давлением переходят в эклогиты. Чем больше давление - тем крупнее кристаллы.
С эклогитами связано очень много проблем, пока еще далеко не ясных. Там, где мы находим эту удивительную породу, иногда вместе с ней встречаются алмазы. В связи с этим в изучении эклогитов примут участие специалисты по полезным ископаемым.
Академик В. Соболев рассказывает, что в двух случаях в эклогитах Южной Африки и Якутии оказались не только куски гранатов и пироксенов, но и кристаллы алмазов. Они были найдены в обломках в древних вулканических жерлах. По мнению магматистов, это доказательство, что алмазоносные породы - продукты высокой температуры и очень большого давления. Вот почему к изучению породы подключатся исследователи, работающие в области синтеза вещества.
Известно, что искусственные алмазы и в нашей стране и в США изготовляются при давлении около ста тысяч атмосфер и температурах в две-три тысячи градусов. Почти все исследователи считают, что алмазы - это продукты мантии Земли, в которой естественным образом сочетаются эти условия. Здесь спор о происхождении изучаемой породы перейдет к тектонистам, изучающим строение Земли и земной коры.
Известные ученые - И. И. Краснов, П. Е. Оффман, В. В. Алексеев, работавшие по изучению геологического строения алмазоносных сибирских зон, пришли к выводу о связи месторождений алмазов с зонами разломов земной коры. Такие зоны, как отмечает Алексеев, тянутся на очень большие расстояния. Они выдержаны, прямолинейны, и с ними связываются многократные оживления магматической деятельности.
Но не все вопросы разработаны достаточно четко.
На Всесоюзном тектоническом совещании в феврале 1963 года геолог Д. И. Мусатов докладывал о проблемах, связанных с продвижением магмы по глубинным разломам из очагов, находящихся на глубине в 70-100 километров. Он вынужден был признать, что сохранение разломов в виде открытых трещин, хотя бы и на короткий промежуток времени, практически невозможно, потому что при давлении 70-100-километрового столба горных пород накрепко закупориваются все открытые трещины. Нечто подобное происходит в ледяном поле, где под влиянием колоссального давления очень быстро исчезают даже довольно широкие разводья.
Мусатов говорил о том, что разломы должны иметь ступенчатый характер. Возможно, предполагает Мусатов, здесь возникнет арочный эффект, когда отдельные блоки земной коры будут придерживать трещины. И возможно, что все это происходило при общем растяжении Земли.
Однако все это только "возможно", но ничем не доказано.
Не случайно поэтому трансформисты, рассматривая вопрос о возникновении "взрывных трубок", в которых содержатся алмазы, высказывают иную точку зрения на этот вопрос. Они говорят, что гигантские давления совсем не обязательны; повышение температур - тоже. Возможно, говорят они, что образование алмазосодержащих пород происходит в условиях обычных или чуть-чуть повышенных давлений. Происходит в пределах земной коры в результате циркуляции растворов, которые могут внести любой химический состав из отдельных участков земной коры.
Для решения вопроса об условиях образования эклогитов, а также других алмазоносных пород подключатся специалисты по термодинамике. Они попытаются выяснить условия образования пород при изменяющихся температуре, давлении, объеме и концентрации того или иного вещества. В термодинамике говорится, что для формирования горной породы нужно точно учитывать все изменения этих факторов, тесно связанных между собой. Достаточно изменить давление, как изменится и температура, изменилась температура - потребуется иное давление и так далее.
Науке известны минералы - индикаторы определенных условий. Если мы возьмем три разновидности так называемого полевого шпата, отличающиеся между собой, то мы увидим, что полевой шпат - альбит - плавится при температуре 1100 градусов, а ортоклаз - при температуре 1770 градусов. Третья разновидность полевого шпата - анортит - расплавится при 1550 градусах. Это подтверждено экспериментально. Много есть других таких минералов-термометров, но мы знаем, что при других давлениях тот же альбит, ортоклаз, анортит будут иметь другую температуру плавления. Изучение пород, взятых из глубоких скважин, поможет уточнить расчеты термодинамики.
А как выглядят породы из разных глубин? Есть такая наука - структурная геология. Она разрабатывает практические приемы изучения форм залегания горных пород в земной коре. Мы можем узнать, например, что слои залегают горизонтально или под каким-то углом к горизонту.
Тот, кто проезжал по Военно-Грузинской дороге на Кавказе, вероятно, замечал, как перед входом в Дарьяльское ущелье дорога сначала проходит в зоне развития горизонтально залегающих земных пластов, а потом эти слои наклонены под резким углом, почти в 70 и даже 80 градусов. Это значит, породы когда-то были вздыблены, смяты.
При проходке глубоких скважин и шахтных стволов большой глубины специалисты в области структурной геологии неизменно устанавливают, что вначале, в самой верхней зоне, как правило, породы трещиноваты.
Если же следовать дальше вглубь, то на какой-то глубине они переходят в так называемые кливажные породы, которые внешне представляются монолитными. Но если ударить по ним молотком, то они закономерно разбиваются на тонкие плитки. Обычные, например, кровельные плитки представляют образец кливажных пород. Еще глубже мы встречаемся с очень извилистыми, смятыми в мелкие плойки породами. Считается, что на глубине под влиянием температуры они приобретают пластичность и даже при небольших смятиях изгибаются в мелкие плойки. Следующей стадией должна быть уже полная пластичность массы, и на какой-то глубине, может быть, под земной корой, породы перейдут в расплавленное состояние.
И вот снова представим себе, что на поверхность поднимаются столбики керна один за другим. Если наша схема верна, то будут получены сначала трещиноватые породы, затем кливажные, потом плойчатые. Ну, а если не будет установлено такой закономерности, то специалистам в области структурной геологии придется задуматься над новыми гипотезами.
Конечно, исследователей будет интересовать и возраст глубинных пород. В этом отношении особую ценность имеет обычная слюда. Дело в том, что в ее химическую формулу входит калий, а в составе калия есть некоторое количество его неустойчивого изотопа (K-40).
Это удивительный элемент, срок жизни его ограничен. Половина его распадается нацело в течение 1 миллиарда 300 миллионов лет и переходит в изотоп инертного газа аргона (Ar-40). Специалисты умеют выделять из слюды изотоп аргона, подсчитывать соотношение радиоактивного калия и аргона. А дальше вычисляется, сколько лет прожила порода, содержащая слюду.
Привычными могут быть при этом цифры в 3-5 миллиардов лет.
Ну, а если другими методами будут получены большие значения, в десятки раз превышающие эти цифры? В этом случае вступят в анализ фактов философы, специалисты в области геокосмогонии - науки о происхождении Земли.
Можно рассказать о многих других направлениях, которые потребуют общих усилий ученых для исследования образцов, добытых при бурении сверхглубоких скважин. Но не только образцы станут объектом исследования. Даже сама скважина, та пустота, которая здесь будет, представит огромный интерес для геофизиков различных направлений. В скважины будут опущены приборы, которые проверят, уточнят, определят, правильно ли геофизики расшифровывают сигналы, которые мы получаем из недр Земли.
Вот так перекрестятся пути геологов, геофизиков, математиков, геохимиков - специалистов разнообразных направлений. При изучении материалов каждой из скважин будет осуществлен синтез многих наук. А в итоге откроются новые законы, новые знания, новые пути покорения недр нашей планеты.
В мире неразгаданного
Однажды ко мне пришел мой друг, режиссер киностудии.
- Нужен необычный материал для интересного научно-популярного фильма, посвященного покорению земных недр, - сказал он. - В фильме должны быть напряженный сюжет, споры, поиски, - словом, драматизм.
Было очень трудно ответить сразу, и я сказал, что подумаю.
На следующий день с утра я был в библиотеке. Я взял томик Жюля Верна и начал читать. Ученые решили спуститься в глубь Земли. Они воспользовались гигантским кратером потухшего вулкана. Всюду на их пути встречались пустоты, по которым они спускались все глубже и глубже в недра планеты. На каждом шагу их подстерегали самые невероятные события. Но самое удивительное то, что внутри Земли путешественники встретили нормальную температуру. Для той эпохи, когда создавался роман, такой взгляд был необычным!
Жюль Верн знакомит нас с возрастом горных пород и с последовательностью их напластования, считая, что самые древние, первозданные горные породы находятся глубоко внизу. С этими первозданными породами связано большое количество рудных месторождений. "В слоях сланца самых изумительных зеленых оттенков залегали железные, медные руды, марганцевые руды с прожилками платины и золота", - читал я в романе. Здесь же, протестуя против исследования Земли с помощью грубого и бессмысленного инструмента - бура, Жюль Верн говорит, что постигать внутренность нашей планеты можно через пустоты, через щели, через естественные лабиринты Земли. Он населяет подземный мир разнообразными, давно вымершими чудовищами. Писатель повел путешественников мимо огнедышащих вулканов и их подземных очагов. Совершенно необычно заканчивают путешественники свою экспедицию. Они плывут на плоту по кипящей воде, сменившейся затем раскаленной лавой.
Такие геологические представления вполне естественны для той эпохи. По существу, в романе Жюля Верна не получилось путешествия к центру Земли. Поток кипящей воды и лавы вынес путешественников на поверхность в районе вулкана Стромболи. Они прошли большой путь от Исландии до Италии, минуя зону центра Земли, и описания того, что же все-таки делается в глубинах нашей планеты, Жюль Верн так и не дает.
Роман В. А. Обручева "Плутония" - о той же проблеме. Несомненно, эпизоды его книги навеяны романом Жюля Верна. Обручев также ведет своих героев через пустоты, но он сделал нашу Землю внутри совершенно полой и даже установил в центре планеты Солнце, которое освещало путь путешественникам. Разумеется, Обручев знал, что Земля внутри не может быть полой. Это был прием, который писатель и ученый использовал, чтобы описать историю жизни планеты.
Герои "Плутонии" при своем продвижении в глубь недр встречались все с более и более древними экземплярами вымерших существ. Сначала путешественники встретили мамонтов, затем увидели ныне вымершего предка млекопитающих, а затем появились и страшные гигантские ящеры мезозойской эры. В битве с этими существами и протекала подземная жизнь смелых исследователей. Они изучали и полезные ископаемые, им попадались богатые скопления руд, видели они и вулканы. Но все это было лишь фоном для рассказа об эволюции жизни, и Обручев, как и Жюль Верн, не показал, что же на самом деле располагается внутри Земли.
Вот и чехословацкие кинорежиссеры в одном из своих фильмов пошли по пути, подсказанному Обручевым. Они показали ископаемых животных, оживив их, сделав зримыми образы древнего мира.
Мне вспомнился роман Конан-Дойля о путешествии к центру Земли в специальном аппарате, похожем на глубоководный батискаф, но и там автор ушел главным образом в область сенсаций, катастроф, необычных приключений. Не избежал темы катастрофы и А. Н. Толстой в своем "Гиперболоиде инженера Гарина", в котором есть и рассказ о внутреннем строении Земли.
Как же сделать, чтобы сенсационными или, попросту говоря, интересными были не приключения, а сама научная мысль?
У меня все время возникало желание снять телефонную трубку, набрать номер кинорежиссера и сказать: "Ничего не получается!"
Мне почему-то вспомнился разговор с одним знакомым психологом. Он сказал: "Хотите удивить своих друзей на какой-нибудь вечеринке? Напишите заранее четыре слова на бумажке. Первое из них - "Пушкин", второе - "курица", третье - "яблоко" и четвертое - "нос". Затем попросите своих друзей сначала сосчитать до двадцати, а затем быстро, не задумываясь, назвать фамилию самого известного поэта, домашнюю птицу, какой-либо фрукт и часть лица. Может, редко кто сказал бы что-нибудь другое. А потом выньте бумажку и, к общему удивлению, продемонстрируйте то, что было на ней записано".
То, что сообщил мне психолог, было забавным. Я добавил бы, пожалуй, пятый вопрос: что находится под земной корой? Уверен, что каждый, не задумываясь, ответил бы: магма! Расплавленная огненно-жидкая масса - магма. Мы уже видели, как популярна магматическая теория. А среди неспециалистов - тем более. Еще бы! Сколько раз о ней писали, сколько раз ее показывали в кино!
Несколько лет назад мне пришлось принять участие в создании фильма "Рассказ о камне". В этом фильме сценаристу М. С. Витухновскому и режиссерам Л. И. Рымаренко и В. Е. Волянской удалось оживить мертвый камень, показать его в развитии. Витухновский отбросил здесь идеи Жюля Верна и Обручева и пошел по пути, подсказанному трудами академика А. Е. Ферсмана.
В классических произведениях искусства камень оживает. Он способен передать целую гамму настроений, если побывает в руках великого скульптора или архитектора. Но самым искусным из всех мастеров была природа. Съемочной группе фильма удалось показать естественно рождение и смерть камня.
По свидетельству многих, самыми впечатляющими были эпизоды о жизни магмы, об этом бушующем огненно-жидком пламени, расположенном под земной корой (авторы фильма придерживались этой теории).
Просматривая записи, сделанные во время съемки этих фильмов, я подумал, что, пожалуй, работники киностудии, заказывая мне сейчас сценарий, ждут повторения этих кадров. Все они бессознательные магматисты и уже заранее настроены на то, что я должен показать в новом сценарии все ту же бушующую магму, вулканы, извержения, рождение пород из огненных расплавов. То есть я должен с позиций магматистов показать, что происходит в недрах Земли. Но мы знаем, что это не единственная точка зрения. Может, попытаться рассмотреть материал о внутренности нашей планеты с разных направлений, столкнуть взгляды магматистов и неонептунистов-трансформистов? Пожалуй, только так и можно показать всю сложность тех явлений, которые совершаются в недрах нашей планеты.
И я начал думать о сценарии.
В тот день шла интенсивная подготовка к вскрытию рубежа Мохо - так назвали это событие журналисты. В соревновании между двумя группами буровиков - советской и американской - победили стойкость, выдержка и мужество ученых и инженеров нашей страны.
Мир был близок к сенсационному открытию. Наконец-то будет известно, что скрывает под собой земная кора, что находится под ней, что располагается ниже раздела Мохоровичича.
На одном из Курильских островов в некотором отдалении от сверхглубокой скважины (как-то получилось само собой, что его переименовали в остров Мохо) вырос городок бурильщиков. Здесь, в центре огромной овальной чаши, стояло чудо инженерного искусства - вышка сверхбуровой. Бурение обслуживалось большим количеством специалистов. В стороне располагались ремонтные мастерские. Они были такими же необычными, как и все, что окружало вышку. Удивляли тишина, отсутствие шума, свойственного ремонтным мастерским. Главное внимание здесь было уделено контролю за теми приборами, которые обслуживали бурение. Их показания регистрировали проникновение буровых снарядов в глубь земной коры с точностью до одного сантиметра.
Все они были подключены к говорящему устройству, которое периодически объявляло, сколько осталось бурить до раздела Мохо. Металлический голос информатора, неоднократно передававшийся по радио, и сейчас, в этот день, объявлял: "Осталось двадцать метров до рубежа Мохо. Двадцать метров! Двадцать метров! Внимание! Внимание!"
Инженерная мысль разработала все возможные способы предохранения людей от тех катастроф, которые могли возникнуть при вскрытии рубежа Мохо. Уже давно все жители были эвакуированы из городка. Даже те, кто оставался последние дни около буровой и в ремонтных мастерских, также по приказу начальника удалились на вершины гор, окаймлявших котловину, в которой располагалась буровая вышка.
Буровой аппарат был переведен на дистанционное управление. Из особой камеры, напоминающей дот - долговременную огневую точку, в район буровой и ее окрестности были направлены фотокамеры, кинокамеры, перископы, спектроскопы и целый ряд других приспособлений и приборов, которые должны были зарегистрировать все явления, сопровождавшие момент вскрытия рубежа Мохо.
И вот этот долгожданный момент наступил. Информатор только что объявил: "До вскрытия рубежа Мохо осталось пять метров... четыре метра... три метра... Два..."
Все пришло в движение. Подробности невозможно было рассмотреть. И только кинопленка, отснявшая эти неповторимые моменты со скоростью около пятисот миллионов кадров в секунду, зафиксировала, как медленно (так казалось на экране) растворялась, испарялась ажурная вышка, как жаркий вихрь смерча снес все постройки, окружающие буровую.
Над буровой, одновременно с колоссальным количеством выброшенных газов, косо взмыл кверху нестерпимо яркий огненный столб магмы. Вместе с ним взвились на огромную высоту - несколько тысяч метров! - вулканические бомбы... Окрестности окрасились кроваво-красным отблеском. Особенно ярко пылал он на темных клубах газа.
Грохот и гул непрерывно нарастали. Сначала трудно было понять, откуда шел этот гул. Раздались глухие удары, они становились все громче и громче. Они шли из-под земли и сопровождались гигантскими огненными столбами. Воздух дрожал от мощных громовых раскатов, сопровождавших искрящиеся грозовые разряды.
Сверху с огненными столбами все чаще и чаще стала сплетаться густая сеть молний. Вихрь пламени не доходил ни до столба магмы, ни до земли, как бы веером раскидываясь в воздухе. Нестерпимый запах сернистого газа распространялся вокруг и затруднял дыхание. Наблюдатели, стоявшие за несколько километров, вынуждены были надеть респираторы.
Взрывы продолжались, содрогалась Земля. Раскаленная струя уже стала заполнять котловину, в которой располагались буровая, мастерские, дома. На глазах зрителей все, что было создано большим трудом огромного коллектива, уничтожалось разбушевавшейся стихией.
Вырвавшийся из-под земли огненный протуберанец как бы врезался клином в вихрящиеся клубы сернистого газа и пепла. Тьма окружавшего пространства резко контрастировала с адским пламенем бушующей магмы. Все более и более заполнялось озеро и утихал огненный фонтан, покрытый массой лавы. Магма пузырилась. В ней тут и там появлялись небольшие всплески. Подхваченная ураганным ветром, лава превращалась в какие-то странные волосовидные каменные массы. Я вспомнил: на Гавайских островах их называли "волосами Пеле", в честь богини Пеле - повелительницы вулканов.
И все это завершилось гигантским взрывом. Снова над центральной частью взвился кверху огромный огненный столб. Гул и грохот достигли невероятной силы, земля затряслась.
А затем наступила тишина, полная тишина. Как-то даже не верилось, что все кончилось.
Постепенно, медленно осел на землю пепел. Мелкие его частички продолжали падать в течение многих дней. Ураган рассеял их почти по всему земному шару.
Вновь засияло солнце, только оно казалось более ярким, а облака долго еще сохраняли кроваво-красный цвет, окрашенные мелкими частичками подкорового вещества, разнесенного в стратосфере.
Перед нами лежало озеро первозданной субстанции. Человечество впервые увидело то таинственное вещество, которое повсеместно подстилает земную кору. Немедленно из разных участков лавового озера были взяты пробы и направлены в лаборатории многих стран. Весь мир затаив дыхание ожидал результатов анализов.
И вот результаты уже в координационном центре, возглавлявшем все работы по сверхглубокому бурению. В официальном сообщении говорилось, что в первозданной субстанции были обнаружены все химические элементы периодической системы Менделеева! Их количественный состав почти соответствовал расчетным данным. Отмечались некоторые изменения по сравнению со средним химическим составом горных пород земной коры. Химики отметили увеличенное количество тяжелых элементов. Причем преобладали те, которые лишь в незначительном количестве встречались в земной коре. Получились любопытные данные, совпадающие с теми, которые в свое время высказал академик Ферсман, то есть с теми, которые легли в основу гипотезы об изменении химического состава Земли при продвижении к ее центру.
Магматисты торжествовали. Уже сам факт огненно-жидкого расплава под земной корой подтвердил правдивость их идей. Химический состав этой первозданной субстанции еще убедительнее доказывал их правоту. Теперь все с нетерпением ожидали охлаждения магмы. Что будет при этом - подтвердятся ли законы развития огненно-жидкой массы?
Ученые стали высказывать предположения, что может встретиться в том или ином участке этого лавового озера. По аналогии с уральским месторождением Соловьевой горы, расположенным в окрестностях Нижнего Тагила, на дне озера ожидали найти скопления платины, хромита и других тяжелых элементов и минералов. Ведь те, кто изучал это месторождение, говорят, что оно образовалось в результате кристаллизационных процессов на ранней стадии развития магматического очага. Образование такого месторождения ученые связывали с ранним выпадением тугоплавких кристаллов из самой магмы и оседанием их на дне магматического очага. Точно так же возникли месторождения платины и хромита в Южной Африке, недалеко от города Бушвельда, - Бушвельдское месторождение.
Было высказано и предположение, что в придонной части лавового озера, на месте бывшего поселка, надо ожидать что-то подобное Канадскому месторождению никеля - Седбери. Там большое количество никелевых минералов располагается в виде придонных залежей. Ученые говорили, что такие залежи тоже сформировались в первой стадии жизни магматического очага, когда в нем происходило разделение веществ по удельным весам.
Геологи в своих рассуждениях стали на карте лавового озера выделять участки и давать им названия по предполагаемому сходству с тем, что мы узнали, изучая классические месторождения полезных ископаемых.
Северный район получил название участка Седбери. В восточном выделили Соловьеву гору, где предполагалось скопление платины. Юго-западный участок получил название Кирунавара - по Шведскому месторождению железной руды.
Еще в 1931 году шведский геолог Пер Гейер высказал предположение о том, что в жидком расплаве магмы обособилась та ее часть, которая была обогащена железом, фосфором и некоторыми другими элементами. Позднее по Кирунаварскому месторождению возникла дискуссия. Так, например, геолог Линдергрен высказал гипотезу первично-осадочного происхождения кирунаварских железных руд. С его точки зрения, руды потом изменились, метаморфизовались. В свое время многие из неонептунистов-трансформистов, подтверждая точку зрения Линдергрена, говорили, что вообще магматических месторождений нет или почти нет. И вот теперь гипотезу Пера Гейера широко освещала печать. Особенно много статей появилось по этому поводу в специальных геологических журналах.
Центральный участок лавового озера получил название Кимберлийского. Здесь, в зоне последнего гигантского взрыва, ожидали скопления алмазов - так же, как в знаменитом месторождении Кимберли в Южной Африке. Ученые предполагали обнаружить взрывную вулканическую трубку, несущую алмазы.
Прошло много месяцев, прежде чем горячая масса остыла и ученые смогли приступить к ее изучению. Стоит ли говорить, что все предположения подтвердились полностью! Те идеи, которые высказывались магматистами на основе изучения Кирунаварского месторождения, Соловьевой горы, месторождения Седбери и других, были доказаны и дополнены. Гипотезы стали законами - точными, ясными, исчерпывающими.
Результаты непосредственных наблюдений над застывшей первозданной магмой окончательно и бесповоротно показали неправоту неонептунистов-трансформистов и утвердили точку зрения магматистов.
Да, магматисты правы! Теперь с этих позиций можно организовывать сверхглубокое бурение в различных участках земного шара - уже для того, чтобы получить все новые и новые месторождения полезных ископаемых. В расчеты включились экономисты. Они высчитали, что все затраты на бурение с лихвой окупятся скоплениями платины, алмазов, никеля, редких и рассеянных элементов и многого, многого другого.
Особенно поразительными были результаты, полученные учеными в центральной части лавового озера. К этой зоне ученые смогли подойти в самую последнюю очередь. И здесь расчеты магматистов также подтвердились. Взорам ученых предстал разрез вулканических трубок, переполненных алмазами!
Да, алмазы рождались под земной корой в гигантских взрывных трубках. Вместе с первозданным веществом они пронизывали всю земную кору, и там, где мы видим эти взрывные трубки в естественных условиях, при мощных разломах земной коры происходили те же процессы, что и при этом гигантском эксперименте.
Все эти результаты явились настоящим торжеством научного предвидения!.. Но вот лента кончилась, и в зале зажегся свет.
Теперь режиссеру надо было показать противоположную точку зрения - взгляды тех ученых, которые считают, что под земной корой располагается какая-то твердая масса, твердая субстанция. Опять осветился экран и зажужжал проектор.
Металлический голос информатора вновь заявляет: "До входа в мантию Земли осталось пять метров. Три метра... Два метра... Один!.."
Снова громовые удары. Выбросы вещества из внутренней зоны Земли.
Опять сверхскоростная киноустановка фиксирует все происходящее. Из буровой вылетают исковерканные колонны буровых труб. Вот, наконец, вырвался оттуда сломанный наконечник бурового агрегата.
Но что это? Нет никакой магмы, нет никаких выбросов газа. Выдавливается кверху гигантский обелиск какого-то вещества - того вещества, которое еще никто никогда не видел.
Когда, наконец, стало возможным подойти к зоне буровой, все были поражены. Из мантии Земли вырвалось необычное вещество. Ученые попытались отпилить кусок этого обелиска, но усилия были тщетными. Даже алмаз, этот сверхтвердый минерал, не мог нанести подкорковому веществу ни одной царапины! Оказался бессильным и сверхтвердый боразон - сплав бора и азота, режущий все, даже алмаз. Немедленно для исследования были подключены лазеры - генераторы световой энергии. Они развивают температуру восемь-девять тысяч градусов. Луч лазера мгновенно прошивает насквозь даже твердейший алмаз.
Но и лазеры оказались бессильными. Ни одной царапинки не осталось в этом сверхтвердом веществе.
Так вот почему ниже рубежа Мохо резко возрастают скорости сейсмических волн! Они проходят через это необычайно твердое вещество.
К буровой скважине прибыла группа взрывников. Но и взрыв оказался бессильным. Только после того как сюда привезли специальные плазменные пушки, развивающие гигантскую температуру, исчисляемую миллионами градусов, удалось разрушить вырвавшийся из-под земли обелиск, повалить его и разрезать на отдельные части!
Из-под земли оказалось добытым вещество, обладающее невероятной твердостью. Его назвали в честь рубежа Мохо - мохитом. Вставленный в специальную установку, мохит резал, как нож режет сливочное масло, абсолютно все, что имеется на поверхности Земли. Мохит вызвал переворот в технике. С помощью мохита изменилась технология обработки металлов. Ученые подсчитали, что им можно производить экономичное бурение новых сверхглубоких скважин для того, чтобы добывать большие количества этого сверхтвердого вещества.
Металлурги, химики, геохимики стали определять химический состав мохита. Но как подойти к химическому анализу его, ведь мохит не растворяется в кислотах? Все способы физико-химического анализа оказались бессильными.
Помог только изотопный анализ. С помощью нейтронометрии удалось обнаружить изотопы разнообразных химических элементов. Ученые удивились, когда посмотрели их состав. Оказывается, мохит был сложен всеми химическими элементами периодической системы Менделеева. Трудно было подсчитать количественное соотношение этих элементов. В различных лабораториях мира и до сих пор продолжается анализ. Ученым стало ясно лишь одно, что здесь встретилось что-то новое, неизвестное, неисследованное.
Особенно много внимания Мохиту уделяли ученые капиталистических стран. И прежде всего потому, что появление мохита в технике вызвало бурное движение стоимости акций на биржах многих стран мира. Резко упали акции тех предприятий, которые хотя бы косвенно были связаны с алмазодобывающей промышленностью и техникой, использующей эти алмазы. Крах биржевых акций этих предприятий вызвал крах многих других трестов, компаний и концернов. Капиталистический мир не в шутку заволновался.
Применение Мохита означало изменение привычного образа жизни. Его появление знаменовало собой переворот почти во всех видах техники.
Нет магмы! К этому выводу стали приходить ученые еще задолго до того, как глубокая буровая вошла в знаменитый раздел Мохо. Этот вывод напрашивался сам собой после того необычного явления, которое было установлено и зафиксировано приборами, опускаемыми вместе с буровым снарядом в глубь земной коры.
Сначала этому не придали большого значения. Температура, регистрируемая специальными приборами, повела себя странно. Сперва кривая задерживалась на определенном уровне, а потом пошла не кверху, а книзу. Уже на глубине 10 километров от поверхности Земли температура оказалась близкой к нулю градусов Цельсия! Еще дальше вглубь, еще новое измерение - и температура перешла в зону отрицательных значений...
Тут уж заволновались все. Где же магма? Что же получится, когда скважина дойдет до раздела Мохо? Как объяснить просчет инженеров, конструировавших установку? Оборудование они рассчитывали для резкого увеличения температуры по мере углубления в недра. Вся работа, значит, пошла впустую.
Пришлось срочно изготовлять новое оборудование, сделать перерасчеты, изыскать новые материалы для сверхглубоких буровых скважин в зоне большого давления и отрицательной температуры.
А невероятные сообщения продолжали поступать.
Температура с глубиной все более уменьшалась!..
"Сообщение с температурного фронта" - так назвали журналисты необычную информацию, сопровождаемую другими столь же любопытными данными. Вот тогда и вспомнили гипотезу академика Вернадского, высказанную им еще в 1934 году. Гипотезу, о которой мы уже говорили. Ее, к сожалению, ученые, инженеры и конструкторы, оснащавшие скважины, не приняли в расчет...
На большой глубине были обнаружены циркулирующие растворы. На глубине около трех километров в Кавказской скважине встретили огромные залежи питьевой воды типа нарзана. Срочно принялись за проектирование и строительство новых курортов. С дальнейшим углублением изменялся тип химического состава подземных вод. В зоне перехода от положительных к отрицательным температурам были встречены водотоки, содержащие растворы меди, никеля, кобальта и других элементов.
Вновь возникли вопросы: как же формируются рудные месторождения? Что же, выходит, магматисты не правы, когда увязывают скопления руд полезных ископаемых с магматическими очагами? Значит, содержащие руду растворы могут проникать и в зону пониженной температуры?
Этот вывод потряс ученых. Надо было отказываться от привычных представлений о том, как происходит образование полезных ископаемых.
И вот, наконец, достигнута рекордная глубина. Пожалуй, самым интересным был анализ керна, поднятого с глубины 15 километров на Кольском полуострове. Здесь скважина прошла половину толщи земной коры. Горная порода, поднятая с этой глубины, оказалась обычным гранитом, по своему облику очень схожим с теми, которые выходят на поверхность на значительной части территории Кольского полуострова и Карелии.
Сенсационным оказался возраст этих гранитов. Обычные методы оказывались бессильными. Специально сконструированные атомные счетчики времени зарегистрировали небывалый возраст. Он оказался равным почти 100 миллиардам лет! Ученые, когда проектировали эту скважину, предполагали, что могут встретить необычайно древние породы. Но только не 100 миллиардов лет! Это отбросило все привычные представления о длительности жизни нашей планеты.
Кусочки керна из Кольской скважины подверглись проверке во всех геохимических лабораториях мира, и всюду получался один и тот же результат. Значит, правы те ученые, которые говорили о безмерном возрасте Земли.
К этому времени поступили и результаты бурения других скважин. Не меньший интерес вызвала Уральская скважина, в которой с большой глубины было поднято какое-то странное вещество. Сначала ученых смущало, что на сравнительно большом интервале, исчисляемом километрами, им не удается поднять на поверхность ни кусочка горной породы. В то же время в зоне буровой скважины распространялся резкий запах бензина.
И вот один из буровых мастеров предложил сконструировать особые аппараты, которые могли доставать с глубины сильно сжатое вещество. Сделали грунтонос и подняли на поверхность какую-то плотную черную массу. Это была нефть. Спрессованная до состояния твердого вещества нефть!
Значит, можно на самом Урале вести разведку на глубинную нефть, значит нефть - это продукт недр Земли?..
В свое время мы, выходит, неправильно ориентировали поиски нефти только на поверхности земной коры. "Королева недр" верна себе: находится в таких глубинах, которые длительное время были недоступными для человечества. И вот сейчас распахнулись ее палаты. Сейчас можно ориентировать все поисково-разведочные работы по нефти на большие глубины!
И в проектных институтах закипела работа. Срочно принялись разрабатывать проекты новых буровых скважин на глубину, достигнутую сверхглубокой Уральской скважиной.
А в это время поступали новые сведения. Скважина района Прикаспия дала интереснейшие сведения. Там не только получили твердую нефть, а и целый ряд нефтепродуктов. Один из них - озокерит, или горный воск, возникающий в результате выветривания легкой нефти. Он давно был известен в некоторых участках нашей Земли. Найден он и в районе острова Челекен на Каспии и в пределах Западной Украины. Никто не предполагал, что на большой глубине могут быть гигантские залежи этого воскоподобного вещества - озокерита.
Еще более поразительное известие принесла сверхглубокая буровая из района Курильских островов. Там впервые были вскрыты породы рубежа Мохо. Скважина врезалась в вещество, находящееся действительно под очень большим давлением, но при низкой температуре. Когда это вещество было поднято на поверхность, то оно оказалось обычной спрессованной горной породой типа базальтов. В ней было большое содержание разнообразных металлов: меди, редких элементов и других металлов.
Никаких расплавов Курильская скважина не встретила.
Неонептунисты торжествовали! Ведь оправдались те их выводы, которые длительное время считались дискуссионными. Вся мировая печать была заполнена данными, окончательно ниспровергавшими магматическую теорию рудо- и горообразования.
Все встало на свои места. В срочно пересоставленных учебниках излагались уже не гипотетические мысли, а конкретные сведения. Возникали проекты создания глубоких и сверхглубоких шахт. Предполагалось, что такие шахтные стволы будут бурить с огромным начальным диаметром в несколько десятков метров, чтобы постепенно свести их к обычной норме.
Переворот в технике исследования подкорового вещества Земли с помощью первых пяти разведочных скважин открыл новые горизонты перед наукой. На ВДНХ перед павильоном Академии наук постоянно стояла очередь. Здесь демонстрировали кристалл чистейшей воды, размером в человеческий рост. Это был синтетический алмаз, полученный на основе тех данных, которыми обогатилось человечество при бурении сверхглубокой скважины, проникшей в зону низких температур. Оказывается, алмазы гигантских размеров сравнительно легко рождаются в этих условиях!
Чтобы у посетителей выставки не возникло сомнения в искусственном происхождении алмаза, внутри него из сочетаний других цветных минералов были вмонтированы слова: "Мир, труд, свобода..."
Наконец был поднят керн из зоны разрыва Мохо. Кусок его поступил в биологическую лабораторию. Неожиданно в нем были обнаружены следы жизни! Это невероятное открытие взволновало всех ученых даже больше, чем твердая порода и гигантские алмазы. Жизнь не ограничивается тонкой пленкой, расположенной вблизи поверхности Земли. Жизнь есть и на таких недоступных глубинах!
Еще задолго до того, как была пробурена эта скважина, советской ученой Т. Л. Гинзбург-Карагичевой были обнаружены бактерии на глубине в три километра в одной из скважин Апшеронского полуострова. Эти бактерии отличались от поверхностных тем, что они в процессе жизнедеятельности легко приспособились к условиям жизни без доступа кислорода. Но бактерии, поднятые из сверхглубоких скважин, усваивали кислород. Они были высшими по сравнению с теми, которые открыла Гинзбург-Карагичева. Кислород они добывали путем разложения горных пород на составные части! Это были особые кислородные бактерии.
И вновь перед учеными встал вопрос: как же произошла жизнь на Земле? Опять стали возникать многочисленные гипотезы, сущность которых сводилась к тому, что жизнь проникала на поверхность из недр нашей планеты. Но как она зародилась там? Ученым было над чем задуматься.
Поздним вечером, когда на Курильской буровой скважине осталась лишь ночная смена буровых инженеров, неожиданно возникло странное явление, переполошившее весь город буровиков. Всюду раздавались сигналы тревоги. Весь город, все жители его стянулись к буровой.
А буровая действительно выглядела необычно. Она вся была расцвечена странными огнями, вся светилась ярким светом. Кисточки холодного огня вспыхивали на кончиках пальцев людей, этим светом горели их волосы. Вся вышка странно гудела и жужжала. В воздухе чувствовался сильный запах озона.
Явление такого свечения было известно людям давно. В древнем Риме оно получило название огней Кастора и Поллукса. В XVI-XVII веках его стали называть по имени святых, в честь которых была построена та или иная церковь. Свечение чаще всего наблюдалось на заостренных высоких предметах. Свечение креста, венчающего церковь, чаще всего и видели люди. Такие огни одно время называли огнями святого Эразма, потом их стали называть огнями святого Эльма и, наконец, просто огнями Эльма. Эти огни и взбудоражили поселок буровиков на Курильских островах.
Огни Эльма, как правило, возникают в тех случаях, когда наблюдается огромная напряженность электрического поля в атмосфере. Иногда оно достигает огромных значений - до 30 тысяч вольт на сантиметр.
Срочно были введены в действие измерительные приборы. Оказалось, что в данном случае было встречено необычное напряжение электрического поля, исчисляемое миллионами вольт на сантиметр!
Ежедневно вахтенные журналы регистрировали увеличенные значения напряжения электрического поля. Чем глубже буровой снаряд врезался в недра Земли, тем больше и больше нарастало напряжение.
Консилиум специалистов всех стран не мог разгадать причин этого явления. Лишь в результате накопления фактов стал вырисовываться ответ. Здесь исследователи - разведчики недр встретились с постоянным потоком электричества, источник которого располагался в зоне, близкой к мантии Земли.
Блуждающие токи, обнаруженные учеными в поверхностной зоне, не шли ни в какое сравнение с тем, что встретилось вблизи рубежа Мохо. Значит, правы были те ученые, которые высказывали мысль о земном "динамо"! Подтвердились их представления о том, что Земля - это гигантский электромагнит. Но даже эти ученые не предполагали, что электрическое поле может встретиться так близко от поверхности Земли, непосредственно под земной корой. Они говорили, что земное "динамо" связано с электрическим током, движущимся в зоне, близкой к ядру Земли, под покровом мантии. И вдруг оказалось, что земное "динамо" есть вблизи раздела Мохоровичича!
Дальнейшие исследования электрического поля привели к интересным выводам. Напряжение электрического поля изменялось в связи с теми процессами, которые протекали на Солнце. Ученые установили короткопериодические вариации напряженности электрического поля вблизи раздела Мохо, связанные с изменениями в жизни Солнца. Они обнаружили суточные, месячные, годовые вариации. Подтвердилось, таким образом, высказывание некоторых ученых о том, что жизнь Солнца и жизнь нашей Земли связаны едиными процессами. В различных странах возникли проекты использования электрического поля земных недр. Большое значение получил проект инженера Иванова. В этом проекте предлагалось построить энергетическое кольцо Земли, пробурив серию сверхглубоких скважин. Одну из них следовало бурить в районе Земли Принца Уэлса, там, где располагается северный магнитный полюс, другую в Антарктиде - у южного магнитного полюса. Ряд промежуточных буровых скважин надо было пробурить в различных участках земного шара и затем связать их в единое энергетическое кольцо.
Человечество получило даровой источник электроэнергии небывалой мощности. Отпала необходимость в строительстве целого ряда дорогих электростанций. Новый источник энергии открывал необъятные перспективы покорения природы человеком.
Возник и новый проект использования термоперепадов. Этот термин стал особенно часто употребляемым в инженерной литературе. Теория термоперепадов давно была разработана учеными. В свое время много говорилось о проекте отопления города с помощью холодной воды, получаемой конвекционными токами. Холодной водой, как это ни парадоксально, можно обогревать здания. А в этой сверхглубокой буровой скважине были получены очень большие перепады температур. На разнице поверхностных и глубинных температур и основывался проект использования энергии тепла глубин.
Смелые и даже дерзостные предложения следовали одно за другим. Здесь был и проект использования радиации, идущей из глубины недр планеты. Радиацию открыли с помощью специальных приборов, опущенных в зону рубежа Мохо. Оказалось, что из центра Земли к поверхности идет огромный поток всепроникающих нейтрино и других частиц, что сама Земля - излучатель этих частиц, рожденных сложными ядерными процессами!..
Хуже всего - неясность. Я видел в воображении увлекательные куски ленты, а сценария, тем более фильма из них, я себе не мог представить. Ведь не монтировать же фильм из трех-четырех самостоятельных кусков ленты, объединенных только противоположностью научных идей!..
Часто бывает так: чем больше углубляешься в какой-то вопрос, тем больше испытываешь скудость знаний. Так и получилось у меня со сценарием. Единственный итог, к которому я пришел на основании обзора всех многочисленных мнений о внутреннем состоянии Земли, был тот, что нужны эксперименты. Срочно нужны глубокие буровые скважины, которые бы вскрыли вещество мантии Земли. Необходимо готовить, создавать новые приборы, которые рассказали бы нам о том, что находится под покровом мантии в зоне ядра. Только после этих конкретных данных, после получения новых источников информации откроются перед нами новые перспективы.
Мы с режиссером в конце концов пришли к выводу, что сценарий пока не получается. Пришлось честно признаться в том, что наука еще не дает определенного ответа на волнующие нас вопросы. Показать борьбу мнений, дискуссии, столкновения? Но не лучше ли сделать это в художественном фильме, чтоб была не только борьба идей, но и столкновение характеров? Пока. А потом и наука скажет свое слово.
Собирая материалы о внутреннем строении Земли, я перестал заниматься поисками геологов, с которыми четверть века тому назад обсуждал дискуссионные вопросы. Как-то стала привычной мысль о безвозвратной утрате друзей, встретившихся на XVII Международном геологическом конгрессе.
Но вот однажды я получил объемистый пакет. В нем был пригласительный билет на совещание-конференцию, посвященную столетию со дня рождения В. И. Вернадского. На билете с портретом академика были золотом вытиснены даты: "1863-1963". Вместе с билетом была прислана программа конференции.
Газеты и журналы опубликовали новые факты из жизни и деятельности этого великого ученого. Пожалуй, для меня было самым интересным письмо В. И. Вернадского профессору Б. П. Личкову, написанное им в 1933 году и опубликованное в журнале "Природа". Вернадский писал:
"...Мы незаметно подошли в геологии к коренному перевороту; очень важно отбросить из наших представлений космогонические гипотезы о Земле: я думаю, Кант-Лапласовская гипотеза, расплавленная земля и т. п. являются фантазиями и мешают и сейчас нашей работе. Думаю я это давно, еще с молодости, но теперь только это вылилось конкретно. Картина, которая открывается, совсем другая. Планета - холодное тело; оболочки, правильно меняющиеся, неизменны в геологическом времени и созданы геологическими процессами. Отчего не появиться быстро (в масштабе геологического времени) из захваченного притяжением Солнца большого "метеорита" современной Земли?"
Сейчас этот переворот назрел, а отчасти уже и осуществляется. Вот почему так широко и торжественно отмечался юбилей одного из его провозвестников.
Почтить память Вернадского съехались ученые не только нашей страны. Это был своеобразный международный съезд. С докладами и с предварительными сообщениями в печати выступили крупные ученые Венгрии, Соединенных Штатов Америки, Канады, Южно-Африканского Союза, Франции, Чехословакии, Румынии, Федеративной Республики Германии, Германской Демократической Республики, Индии, Японии и других стран.
Конечно, в числе докладчиков были и советские: академики, члены-корреспонденты Академии наук, доктора и кандидаты наук. Темы докладов - и наших и зарубежных ученых - касались химии и физики коры, мантии и ядра Земли. В докладах были отражены разнообразные течения в области геологии, геохимии и геофизики.
Всех нас, участников конференции, разместили в различных гостиницах Москвы, но большинство делегатов попало в центр.
Не сговариваясь, перед открытием конференции многие из ее участников собрались вечером в ресторане "Метрополь". Так же как и двадцать пять лет назад, за отдельными столиками восседали прославленные ученые, и всюду, по всему залу, бурлила молодежь.
И вдруг я услышал чей-то молодой голос:
- Образование полезных ископаемых произошло немагматическим путем!
Что я слышу? Минуло четверть века, и молодежь перешла в лагерь трансформистов?
Но, видимо, я поторопился с выводом. Тут же нашлись и магматисты, споры разгорелись. Слышались реплики противников.
И кто-то опять предложил:
- Давайте спросим корифеев науки! Узнаем их мнение!..
И шумная ватага молодых ученых хлынула в центр зала...
Я не стал записывать имен этих юношей.
Кто знает, может быть, один из них четверть века спустя будет дописывать эту книгу и сам разыщет своих друзей.
Много загадок
Спор ... 5
В огненной купели ... 7
Гибель Гондваны ... 18
Каменные ритмы ... 26
Законы или загадки? ... 33
Черные артерии глубин ... 41
Слово неонептунистов ... 47
"Мы не должны ждать милостей..." ... 54
Поток информации
Сигнал в неизвестное ... 61
Шифр кода тяжести ... 79
И в жар и в холод ... 89
Чего нет в учебнике ... 94
Токи блуждающие ... 103
Внимание: радиоактивные сигналы! ... 106
Первые итоги ... 114
Из космоса - в недра земные ... 116
Преданья старины глубокой ... 126
Поиски неведомого
Сначала неудачи ... 135
География неведомого ... 139
Рассказ первого камня ... 143
Говорит камень с Кольского ... 151
Повесть о третьем и четвертом камнях ... 155
Весточка от пятого камня ... 159
Придворные "королевы недр" ... 162
Искусственная мантия ... 170
И здесь синтез ... 174
В мире неразгаданного
По стопам классиков ... 181
Если правы магматисты ... 185
У твердости тоже предел ... 191
"Нет магмы под корой!" ... 193
За разрывом Мохо ... 198
Кто же прав? ... 200

domain: geography