Статьи геохимиков, посвященные этому вопросу, сейчас читаются как самые увлекательные научно-фантасти^ ческие романы, хотя текст их можетД состоять из одних цифр, характеризующих состав лавы. Но за этими цифрами встают замечательные картины внутреннего устройства планеты.
Сейчас в модели устройства Земли видятся новые детали. Большие "горячие поля", отвечающие аномалиям геоида, соответствуют восходящим конвективным потокам в нижней мантии "Холодные поля"-отражение нисходящих ветвей. Конвекция в верхне* мантии и в нижней происходит от' дельно.
Горячие точки" отражают дыхание дубинных частей мантии. Движение в нижней мантии формирует самые ручные детали лика Земли-аномалии геоида. "Горячие поля" остаются неподвижными относительно оси Земди по крайней мере последние 120 миллионов лет (а может быть, и больше). перемещаются литосферные плиты, меняют свое положение глубоководные желоба, а "горячие поля" остаются все на тех же местах.
Еще далеко не все ученые приняли эти идеи. Идет горячая полемика. Одно несомненно - мы стоим на пороге новой научной революции в геологии. Сегодняшние идеи, тектоника литосферных плит, останутся в науке, они войдут составной частью в более общую концепцию.
Изучая другие планеты, геологи не обнаружили ни на Луне, ни на Марсе, ни на Меркурии признаков тектоники литосферных плит. Есть какие-то признаки существования этого чисто земного явления на Венере. Но вот на Марсе существуют такие выдающиеся формы рельефа, как Земля Фарсида с пиком Коперника; есть такие приподнятые неоднородности и на Луне. Не свидетельство ли это явления, которое на Земле мы называем внутриплитовым вулканизмом? Вполне возможно, что там происходила подобная земной конвекция в мантии. Но не произошло такого знаменательного события, как разделение мантии на верхнюю и нижнюю, имевшего места на Земле два миллиарда лет назад. Не произошло там и разделения верхней мантии на более лег^УЮ - континентальную и тяжелую - океаническую. Может быть, движение плит существовало на Венере, но это еще подлежит исследованию.
Не бывает незначительных открытий в науке. Такая "мелочь", как геохимическое распределение редких элементов и их изотопов в земной коре, может Привести к широким обобщениям, к ОТКРЫТИЮ новых законов развития всей "ланеты.
ЧТО СКАЖЕТ СКАЛА?
Скалы и ледники, кажущиеся нам такими безмолвными, на самом деле постоянно издают различные звуки. Как утверждают физики, по ним можно судить о зародившихся в монолите трещинах, о подвижках горных пород, о возникновении в них чрезмерных напряжений. Для того чтобы "слушать" голоса скал, ученые создали аппаратуру, датчики которой различают малейшие шумы с расстояния в 100 метров и могут определить местоположение их источника. Аппаратура предназначена для своевременного предупреждения об опасности, грозящей тоннелям, штольням, подземным коммуникациям.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ ОТ СОЛНЦА
Из-за гравитационного взаимодействия между Землей, Луной и Солнцем, а также из-за вращения Земли вокруг своей оси образуются не только приливы на морях и океанах, но и приливные волны на земной коре. Амплитуда приливных "горбов" (то есть высота приливной волны) максимальна в тропическом поясе Земли и постепенно уменьшается к северу и к югу от него, приближаясь к нулю на полюсах. Проведенные в Институте
ской кибернетики АН БССР исследования показали, что бегущие волны деформации переносят массу тел, по которым распространяются. Иными словами, в земной коре под влиянием этих волн вещество перемещается. Причем волны одного вида влияют на перенос массы в направлении своего движения, а волны другого вида - в противоположном направлении. Это явление было названо дискретно-волновым движением. Наглядной его иллюстрацией может служить движение садовой гусеницы и дождевого червяка. Гусеница, изгибая свое тело, как бы генерирует в хвостовой части волну деформации и перемещает ее к голове, а дождевой червь ползет, создавая участок локального удлинения в головной части и перемещая его к хвосту.
При дискретно-волновом движении каждая частица земной коры должна перемещаться на некоторый шаг за время прохождения каждого приливного горба, подобно частицам тела гусеницы.
В центре горба, где волна выше, это перемещение должно быть максимальным, а по краям - минимальным. Такому разрозненному перемещению отдельных частиц земной коры противодействуют силы, связывающие отдельные частицы коры. Поэтому каждая частица коры отдельно передвигаться не может, и волновое движение вызывает постепенное накопление напряжений в земной коре. Время от времени эти аккумулированные напряжения превышают предел прочности пород, отчего, вероятно, и происходят быстрые сейсмические подвижки отдельных частей и блоков, из которых сложена земная кора.
Эта гипотеза может объяснить многие геотектонические явления. Например, высокую амплитуду горизонтальных смещений и высокую тектоническую активность в экваториальной области можно объяснить максимальной величиной здесь приливного горба, а значит, и большим шагом смещения
коры за время прохождения приливной
волны. Пространственно-временная связь между положениями Луны
Солнца и моментами землетрясении говорит сама за себя. Существование такой связи неоднократно описывалось в литературе, но механизм воздействия Луны и Солнца на Землю в этих источниках раскрыт не был.
ОСТРОВ
РВЕТСЯ ПОПОЛАМ
Судьбу острова Кюсю - третьего по величине среди Японских островов предсказали ученые Токийского института географических исследований. После длительных наблюдений они пришли к выводу, что его северная и южная части расходятся со скоростью 1,4 сантиметра в год. А причина сил, стремящихся разорвать остров пополам,- перемещение тектонических плит. Показательно, что на месте предполагаемого разрыва уже несколько веков не прекращаются извержения вулканов и мощные землетрясения силой до 6-7 баллов.
НАДОЛГО ЛИ ЗАТИХ ЭЛЬБРУС?
Эльбрус, самая высокая гора Кавказа, в прошлом была действующим вулканом. Последний раз его извержения происходили в начале нашей эры, по
Ддним данным, а по другим - чуть ли е в Х веке. Сегодня вулкан считается стухшим, однако по некоторым приздкам глубинные зоны Эльбруса находДтся в активном состоянии.
Вершину Эльбруса покрывают льды и снега толщиной в два метра и более, но сквозь их толщу на восточной вершине, ца уровне 5400 метров, обнаружены доходы нагретых газов, образующие проталины и колодцы.
Недавние исследования, проведенные сотрудниками Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского АН СССР с помощью специализированной сейсмической аппаратуры, позволили убедиться в том, что Эльбрус расположен к тому же и в зоне сейсмической аномалии: под ним - на глубине от одного до трех километров ниже уровня моря - лежит зона, где плотность вещества понижена, а температура повышена. В качестве модели удобно представить себе эту зону в виде огромного вертикального цилиндра, вещество которого, очевидно, состоит из пород, насыщенных горячим водяным паром, а температура, согласно расчетам, достигает 3000 градусов Цельсия.
История знает немало случаев, когда долго молчавшие вулканы начинают действовать,- например, извержение Безымянного на Камчатке в 1955 году или недавний взрыв вулкана Эль-Чичоне в Мексике.
Чтобы подтвердить предположение сейсмологов об активной подземной жизни Эльбруса, понадобятся дальнейшие комплексные исследования. Они же ответят на вопрос, надолго ли затих Эльбрус, и в то же время позволят оценить подземные запасы тепла, которые скрыты в горе.
КОГДА ПРОСНЕТСЯ ВУЛКАН?
Город Петропавловск-Камчатский расположен на мощном, в десятки метров толщиной, слое рыхлого материала, выброшенного гигантским взрывом вулкана Авача 30-40 тысяч лет назад. Поэтому вопрос - когда же может снова проснуться огнедышащая гора? - жизненно важен.
В конце 70-х годов было высказано предположение, что ближайшее сильное извержение вулкана произойдет осенью 1986 года. Авторы тревожного прогноза исходили из того, что последний активный цикл вулкана Авача все еще продолжается. Но так ли это на самом деле?
Ответ был найден в биографии вулкана. Восстанавливая ее, ученые изучали отложения, скопившиеся в окрестностях вулкана в результате всех его извержений. Вокруг кратера на разном удалении от него закладывали шурфы и радиоуглеродным методом определяли возраст выброшенных когда-то пород. Таким образом удалось заглянуть в далекое прошлое вулкана, начиная с пятого тысячелетия до нашей эры. Всего было выявлено десять активных циклов, длительность которых колеблется в интервале от 200 до 1500 лет.
Как показали исследования, последний период оживления вулкана продолжался более 500 лет и закончился весьма мощным извержением 1945 года. Такой результат позволил вулканологам сделать вывод: по крайней мере в ближайшие десятилетия, а возможно, в течение 100-200 лет-до начала следующего цикла - на Авачинском вулкане не будет сильных извержений.
54
55
ТЕПЛЕЕ, ЕЩЕ ТЕПЛЕЕ...
Сверхглубокая скважина на Кольском полуострове побила все рекорды: буровой инструмент установки "Уралмаш-1 5000" уже прошел отметку 1 2 километров. Недалек и финиш-15 километров. Такой глубины еще никогда не достигал человек на суше. Что же интересует там ученых? Полученные данные позволяют заново пересмотреть целый ряд представлений о строении земной коры, разработать более обоснованные рекомендации по направлению поисков новых видов полезных ископаемых, уточнить возраст Земли. И еще более точно определить тепловые потоки, идущие из земных глубин, что немаловажно.
Сейчас это делается косвенно, геофизическими методами. Уже известно, что на глубинах около 20 километров тепловой поток разогревает горные породы на несколько сот градусов, в некоторых местах - до тысячи и выше! Но где бурить, чтобы побольше получить даровой тепловой энергии? Ученые Всесоюзного научно-исследовательского геологического института имени А. П. Карпинского (Ленинград) составили карту температурного поля земной коры территории СССР. Оказалось, что на глубине 20 километров наиболее высокие значения температуры (800-1000 градусов Цельсия) наблюдаются в Средней Азии, в районах Байкала, Малого Кавказа, центральной и южной впадин Каспия, в Закарпатье, Охотском море. А вот на Южном Урале, в северо-западной части Украинского щита, еще в некоторых районах земные недра довольно
лодны - температура там ниже 200 градусов Цельсия. Значит, для энергетиков эти места интереса не представляют-скважины там закладывать не стоит.
МОРЕ С ДВОЙНЫМ ДНОМ
О том, что у Азовского моря своего рода двойное дно, ученые поговаривали давно. Но вплотную подойти к разгадке этого необычайного явления природы помогли фотографии, сделанные с помощью спутника "Метеор". По мнению директора Института геологических наук АН УССР Е. Шнюкова, детальное изучение космического "фотопортрета" Азовского моря обещает подтвердить предположения ученых.
В древние времена нынешнее Азовское море называли Сурожским озером. Бурные геологические процессы привели к тому, что соленые воды Черного моря затопили этот большой водоем. И пресная вода оказалась надежно упрятанной под толщей илистых отложений. На снимках же, сделанных с орбиты, под слоем морской воды хорошо различимы следы древних рек,
Как известно, мощные песчаные наносы под илистыми пластами хорошо аккумулируют пресную воду. Следовательно, в песчаных отложениях древней дельты Дона и других рек, впадающих в Азов, вполне могло расположиться огромное пресное озеро. Если это предположение подтвердится, то соленое Азовское море может стать важным поставщиком... пресной воды,
ЧИСТАЯ ВОДА БАЙКАЛА
Озеро Байкал - уникальное создание природы. И не только потому, что оно вмещает 80 процентов пресной воды нашей страны, пятую часть всей пресной воды планеты. Своеобразна геологическая история Байкала, необычна дальнейшая его судьба, связанная с процессом раздвигания тектонических плит.
Байкал существует очень давно. Более 20 миллионов лет назад наметился разлом в земной коре в виде узкой трещины. С тех пор отодвигаются друг от друга соприкасающиеся под Байкалом тектонические плиты - Сибирская и Забайкальская. Медленно расходясь, эти два гигантских куска земной коры освобождают пространство для океанской впадины. Плиты уходят друг от друга в среднем на 2-3 миллиметра в год. Значит, за триста миллионов лет примерно на шестьсот километров... В отдельные периоды процесс убыстряется в пять, а то и в десять раз. Землетрясения сигналы о том, что приближается "время океана". Конечно, в наших человеческих масштабах это совсем незаметно.
У Байкала уже есть "своя Атлантида". Буквально на глазах бурят-кочевников опустилась в озеро в канун 1862 года северная часть дельты Се"^мм - са^ой большой реки, впадающей в Байкал. Это Цаганская степь площадью около двухсот квадратных километров. Постепенно становится глубже и вся котловина, вместившая грандиозное озеро.
За время существования озера вода ^ ^м сменилась .всего 50 тысяч раз.
Медленно протекая через озеро, подолгу отстаиваясь в его темных глубинах, вода становится чище и прозрачнее. Но, конечно, не только благодаря такому отстаиванию очищается вода. Байкал славится тем, что даже растворенных солей в нем меньше, чем в любом другом озере.
Самая пресная вода на свете, пожалуй, рождается при таянии ледников: в такой "ледяной воде" почти нет растворенных солей. Несколько десятков тысячелетий назад и в Байкал спускались ледники. Растворенных солей в байкальской воде всего 20-40 миллиграммов на литр. (В литре обычной озерной воды их до 1 00 миллиграммов, а в морской -до 37 и более граммов.) Химики называют эту воду "слабоминерализованная, мягкая, гидрокарбонатного класса"... На долю гидрокарбонатов (углекислых солей) кальция и магния приходится 84 процента, а хлоридов и сульфатов (солей хлористой и серной кислот) - 7 процентов. Такой состав делает воду лечебной. Представьте себе 23 600 кубических километров лечебной воды!