3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Говоря о движении Земли как единого космического тела, следует прежде всего заметить, что Земля, как и остальные восемь планет нашей Солнечной системы, дви­жется вокруг Солнца по эллиптической орбите. Солнце — это один из фокусов эллипса, описываемого планетой. На орбите выделяются условно две точки эллипса — периге­лий и афелий. В первой из них Земля подходит к Солнцу на минимальное расстояние, во второй — на максималь­ное расстояние от него удаляется. Полностью один обо­рот вокруг Солнца Земля осуществляет за один год.

Всем известно, что Земля полностью оборачивается вокруг своей оси за сутки. Вместе с Солнцем, Луной, планетами, астероидами, метеоритами и кометами Земля движется вокруг центра Галактики, совершая один пол­ный оборот в течение 180—200 млн. лет.

Однако помимо всех этих сложных механических пе­ремещений, которые совершает наша планета в простран­стве, существует и другое движение — геохимическое (или геологическое) круговращение земного вещества, происходящее как внутри каждой из земных оболочек, так и между ними.

Круговращение вещества в атмосфере каждому очень хорошо известно — это ветер. Ветер бывает разных ско­ростей и энергий, начиная с легких дуновений и кончая разрушительными ураганами. Если бы не было этих перемещений воздуха, то он постепенно расслоился бы: тя­желые газы опустились бы вниз, а легкие, наоборот, под­нялись вверх. Однако до высоты 100—120 км газы не разделяются, так как механическое перемешивание раз­ных частей атмосферы этому препятствует.

Почему дуют ветры, каковы причины их возникнове­ния? Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, дви­жение воздушных потоков определялось бы только Солн­цем, вернее — неравномерностью нагревания экватори­альных и полярных областей. В этом случае синоптикам попросту нечего было бы делать: циркуляция воздуха со­храняла бы свою направленность постоянно. Охлажден­ный в районах, прилегающих к полюсам, воздух опускал­ся бы вниз и полз бы к экваториальным областям, вытес­няя интенсивно нагреваемый там и поднимающийся квер­ху воздух. Последний, в свою очередь, замыкая круговра­щение, засасывался бы по верхним слоям атмосферы к полюсам.

Осевое вращение Земли чрезвычайно осложняет эту «идеальную» картину. Проведенные опыты показали, что чем сильнее вращение модели атмосферы, тем нерегуляр­нее и хаотичнее движение ее частей. Меридиальная цир­куляция разбивается на беспорядочные струи — вихри, что мы наблюдаем не только на моделях, но и в реальной природной обстановке.

Ветры не только определяют погоду и климат, но при­водят в движение поверхностные геосферы планеты, об­разуя волны, морские течения и пыльные бури и высту­пая тем самым одним из мощных факторов перемещения вещества земной поверхности.

Гидросфера Земли также находится в постоянном движении. Однако движение воды океанов прежде всего вызывается движением атмосферы, т. е. ветром, который посредством трения и давления образует волны и мор­ские течения. Морские течения перемещают огромные массы воды. Например, знаменитый Гольфстрим за год переносит воды почти в 20 раз больше, чем все реки зем­ного шара.

Если бы не было на Земле атмосферы, то циркуляция воды в Мировом океане была бы очень слабой, так как разница температур между высокими и низкими широта­ми в океане существует только в верхнем слое толщиной всего в несколько десятков метров, а на больших глу­бинах температура выравнивается.

Движения океана, прежде всего морской прибой, ока­зывают большое влияние на перемещение материала литосферы, в одних местах разрушая берега, в дру­гих — намывая огромные массы песка и галечника. Ж. Бюффон в свое время даже считал эту геологическую деятельность моря основной причиной образования и ми­грации континентов.

Но это не так. Куда более важную роль в движении вещества литосферы играет ничтожная по объему часть земной гидросферы, приходящаяся на атмосферную и подземную влагу, на воду рек, ручьев и ледников, одним словом — на ту циркулирующую часть гидросферы, кото­рая и образует круговорот воды в природе.

Солнце, как огромный насос, поднимает путем испа­рения частицы воды вверх, в атмосферу. Затем вода вы­падает на Землю в виде атмосферных осадков, а сила тяжести вновь заставляет ее занять сооответствующее положение в рельефе, возвращая ее в моря и большие озера.

На пути своего движения вода проявляет и разруши­тельную, и созидательную силу. На протяжении больших промежутков времени текущая вода может оказать зна­чительное воздействие на природный ландшафт. Она размывает поверхность материков — разрушает горы, прорезает глубокие и широкие долины, сносит в море ко­лоссальное количество размельченных и растворенных горных пород и минералов. Так, Волга только за время своего половодья (а это меньше двух месяцев) уносит в Каспийское море около миллиона кубометров песка, гли­ны, ила и растворенных веществ.

Большую работу по разрушению поверхности матери­ков производят льды, сползающие с гор и, словно буль­дозеры, толкающие своим телом, а также несущие в себе и на себе огромное количество разрушенных пород.

Горные породы земной поверхности постоянно под­вергаются так называемому выветриванию, т. е. совокуп­ному действию перепадов температуры, движений возду­ха, атмосферных, наземных и подземных вод, растений и животных, кислорода и других компонентов воды и воз­духа, а также силы тяжести. Крупные тепловые потоки атмосферы — ветры, бури, ураганы — не только разрых­ляют породы, но и, как уже говорилось, переносят значи­тельные массы частиц в виде пыли и мелкого песка, при­чем, на значительные расстояния.

Но денудация (выветривание, перенос) — это лишь одна сторона процесса преобразования лика Земли, дру­гая сторона — накопление осадков, сносимых в конечном итоге с материка в морские бассейны. Воды реки, подхо­дя к ее устью, все больше и больше замедляют свое те­чение, так как постепенно исчезает неравенство уровней, а следовательно, и перестает действовать ускорение силы тяжести. Поскольку размеры и количество переносимых водой частиц находятся в прямой зависимости от скоро­сти течения, постольку река, замедляющая скорость, на­чинает терять свой груз. Еще не доходя до моря, она уже устилает дно галькой (а горные реки — валунами), бли­же к берегу моря оседает песок, дальше от берега — гли­на, а еще дальше — растворенные в воде минеральные соли.

Если бы действие внутренних и внешних по отноше­нию к земной поверхности сил было отрегулировано так, чтобы поверхность материков оставалась постоянно на неизменной высоте, то на периферии суши отмечалось бы строго закономерное, кольцеобразное распределение осадков: сначала бы шли мощные толщи песка, дальше от берега — мощные толщи глины и еще дальше — из­вестняков. Но геологическая история свидетельствует, что и горы, и впадины то поднимаются, то опускаются, а поэтому меняется и скорость рек. Именно поэтому в гео­логических разрезах обнаруживается пестрое переслаи­вание различных осадочных пород. Уже один этот факт свидетельствует о вечной подвижности земной коры.

Говоря о вечной подвижности земной коры, следует разобраться в том, что такое «подвижность». Движение тела может быть вызвано толчком со стороны, но сущест­вует и самодвижение материальных тел и систем. В при­родной действительности и тот и другой способы движе­ния находятся в сложном взаимоотношении. Причем главная трудность в понимании этой связи заключается в том, что на поверхности явлений выступает прежде всего первый способ движения, вызываемый толчком извне, а самодвижение остается как бы в тени, отступает на второй план. Почему так выходит?

Дело в том, что абсолютно замкнутых систем в при­роде не существует. Каждая из них, саморазвиваясь, вза­имодействует с окружающими системами, и влияние той из систем, скорость и энергия процессов которой оказы­вается больше, выступает по отношению к той системе, для которой характерны более замедленная скорость превращений, меньшая масса и т. д., как внешнее воздей­ствие, возмущающее и искажающее закономерный ход саморазвития вещества этой, относительно «более сла­бой», системы.

Диалектика внутреннего и внешнего заключается в том, что любое внешнее воздействие не только мешает самодвижению вещества Земли, но и постоянно превращается в форму его внутреннего развития. Если, напри­мер, пробирку с реагирующим веществом умеренно рез­ко встряхивать, то это будет только способствовать ско­рости и полноте протекания реакции, т. е. внешние воздействия (толчки) будут переведены во внутреннее состояние вещества.

В целом процессы, проявляющиеся на земной поверх­ности, можно разделить на эндогенные, т. е. имеющие внутрипланетное происхождение, и экзогенные, т. е. бе­рущие начало в лучистой энергии Солнца, вращении Зем­ли, притяжении Луны и Солнца. В экзогенных процессах решающая роль принадлежит солнечной энергии, 40 проц. притока которой, правда, рассеивается и уходит обратно в мировое пространство.

Если бы вдруг на нашей планете совершенно исчезли причины эндогенных процессов, то постепенно все возвы­шенности под действием воды, воздуха, солнечных лу­чей и гравитационного поля Земли разрушились бы, а впадины заполнились бы осадками. В результате этого поверхность земного шара была бы совершенно гладкой, повсеместно покрытой равномерным слоем воды Мирово­го океана. Безрадостная для человеческого глаза кар­тина!

Но в реальности, как мы знаем, эндогенные процессы существуют, и под их напором растут горы и углубля­ются морские и континентальные впадины. Наиболее от­четливо эндогенные процессы проявляются при изверже­ниях вулканов и землетрясениях. Земная кора подверга­ется также незаметным вертикальным колебаниям и горизонтальным перемещениям.

Каждый год на земном шаре приборы регистрируют несколько миллионов землетрясений. Большинство из них незначительные и только примерно 19 000 люди мо­гут ощущать непосредственно. Из этих многих тысяч 20 землетрясений относятся к сильным и лишь один раз в год (в среднем) совершается катастрофическое земле­трясение. При катастрофических землетрясениях выде­ляется огромная энергия. Так, например, энергия земле­трясения, происшедшего в 1911 году в районе г. Верного (ныне — Алма-Ата), равнялась примерно 1025 эрг. Это во много раз больше энергии термоядерного взрыва.

Подавляющее число землетрясений локализовано в пределах узких зон, опоясывающих земной шар и отде­ленных друг от друга обширными устойчивыми платфор­мами. Зоны землетрясений совпадают с геосинклиналь­ными областями, проявляющими свою активность и в на­ше время. А есть места на Земле, где землетрясения или не случаются или случаются не часто. Например, в Ан­тарктиде их не бывает совсем, а на обширных простран­ствах Мирового океана они отмечаются очень редко, причем сосредоточены эти землетрясения возле рифто­вых долин, рассекающих океанические платформы, или около геосинклинальных областей, расположенных в пограничных между океаном и континентами регионах.

Очаги землетрясений возникают лишь в верхней тол­ще Земли — в литосфере и верхней мантии (чаще всего на довольно незначительной глубине — до 70 км и ни­когда не глубже 700 км). Таким образом, землетрясе­ния чаще всего приурочиваются либо к границе земной коры, либо к астеносфере.

Нередко считают, что с землетрясениями связан и вулканизм. Действительно, связь между этими явления­ми самая тесная — вулканы расположены в тех же узких геосинклинальных зонах, что и очаги землетрясений. Од­нако очень часто сильные землетрясения происходят там, где нет никаких признаков современного вулканиз­ма. Землетрясения порой вызывают вулканические извержения, причем только там, где очаг землетрясения, зарождаясь в стеносфере, создает область пониженного давления, что и ведет к расплавлению мантийного веще­ства и образованию магматического резервуара.

Кроме таких катастрофических форм движения, как землетрясения и вулканизм, эндогенные процессы прояв­ляются, и мы уже говорили об этом, в медленных и неза­метных человеческому глазу вертикальных и горизон­тальных перемещениях блоков земной поверхности. Осо­бенно интенсивные и контрастные вертикальные переме­щения, приводящие к смятию пород в складки и обра­зованию гор, происходят в геосинклинальных областях Земли. Здесь скорости поднятия и опускания достигают порой нескольких сантиметров в год, причем поднимаю­щиеся и опускающиеся участки располагаются совсем рядом друг с другом — иногда на расстоянии всего не­скольких километров.

По сравнению с относительно узкими геосинклиналь­ными областями разделяющие их обширные пространст­ва, именуемые платформами, кажутся совсем неподвиж­ными. Но и они движутся в вертикальном направлении со скоростью нескольких миллиметров в год. При этом поднимающиеся участки отделяются от опускающихся большими (иногда даже свыше тысячи километров) рас­стояниями.

Если сущность экзогенных процессов более или менее очевидна и понятна, то причины внутренних процессов Земли из-за их недоступности для наблюдения познать гораздо труднее.

Долгое время в геологических науках господствова­ла гипотеза контракции, утверждавшая, что источником всех проявляющихся на поверхности Земли эндогенных процессов является постепенное охлаждение и соответ­ственно — сжатие нашей планеты. Но к настоящему вре­мени большая часть ученых отказалась от этой гипотезы, по крайней мере, в ее классическом варианте. Это было вызвано прежде всего уходом со сцены в астрономии гипотезы о первичном огненно-жидком состоянии вещест­ва Земли, а также — целым рядом новых фактов, в том числе тем, что было доказано отсутствие сплошного слоя расплавленного вещества под земной корой.

В настоящее время большинство ученых считает, что причина так называемых тектонических движений, про­являющихся в медленных и быстрых вертикальных и го­ризонтальных перемещениях блоков, заключается в физико-химической дифференциации вещества мантии и, возможно, ядра. И это вполне естественно: поскольку основная масса Земли сосредоточена не на ее поверхно­сти, а на глубине, постольку именно дифференциация глубинного вещества и играет главную роль в динамичес­кой жизни нашей планеты.

Мы уже говорили о том, что неровности в строении земной коры обусловливаются неоднородностями глубин­ного состава мантии. Это обстоятельство более или менее объяснимо. Гораздо менее ясен сам механизм передачи этого движения снизу вверх.

По данному вопросу в настоящее время идет спор между учеными — так называемыми «фиксистами» и «мо­билистами». «Фиксисты» считают, что физико-химические процессы превращения вещества планеты обусловливают его неоднородность, способствуют разделению некоего ис­ходного среднего подкорового вещества на вещество бо­лее легкое и более тяжелое. В результате возникают дви­жения, направленные на восстановление утраченного равновесия. На глубине формируются вертикальные по­токи материала — легкого вверх, а тяжелого вниз. Такие перемещения и являются непосредственной причиной тек­тонических движений. Земная поверхность начинает ис­пытывать медленные колебания, отражающие мощные процессы дифференциации вещества в недрах Земли.

Большую роль в любой «фиксистской» гипотезе игра­ют геосинклинальные зоны. Именно они считаются основными каналами, по которым легкие и легкоплавкие соединения поступают в верхнюю часть земной коры, об­разуя континентальную кору. Горизонтальные движения, с позиций сторонников фиксизма, производны от мед­ленных вертикальных колебаний земной поверхности.

«Мобилисты», наоборот, на первый план выдвигают горизонтальные движения земных блоков. Данное науч­ное направление в настоящее время переживает период мощного подъема,— это вызвано появлением целого ря­да фактов, в определенной мере подтверждающих его правомерность, и в частности результатами интенсивно­го в последние два десятилетия изучения дна Мирового океана.

Достижения науки в области геологии океанов приве­ли к возрождению на новой основе мобилистских постро­ений А. Вегенера, владевших умами геологов в 20-е годы нашего столетия. Немецкий ученый Альфред Вегенер был одним из первых исследователей, попытавшихся объ­яснить бросающиеся в глаза факты сходства очертаний противостоящих берегов Америки, Африки, Евразии, дополненного сходством в характере растительного и животного мира, в геологическом строении, в тектонике данных континентов. Загадочно выглядит также тот факт, что месторождения, образующиеся в условиях влажного и теплого климата, например, каменного угля, встречаются во всех теперешних климатических зонах Земли. И наоборот — следы оледенения можно обнару­жить в теперешних экваториальных странах Южной Аме­рики, Африки, Индостана.

Все это А. Вегенер объяснял передвижением матери­ков, которые наподобие айсбергов плавают в «океане» мантии. Неясным был только вопрос о силе, передвигаю­щей эти «айсберги». Вегенер видел происхождение этой силы во вращении Земли вокруг своей оси. Но подсчеты показали, что этот ее источник слишком слаб и поэтому только его влиянием нельзя объяснить «дрейф» конти­нентов. На несколько десятилетий гипотеза Вегенера бы­ла почти забыта, и ощутимый перевес получили тогда сторонники фиксированного характера развития круп­нейших структур Земли.

К 60-м годам нашего столетия появились новые фак­ты, заставившие ученых вернуться к гипотезе плавающих континентов. Прежде всего на дне океанов, как мы уже это отмечали, была обнаружена единая гигантская систе­ма вытянутых на 60 тысяч километров срединных хреб­тов с глубокими разломами в осевой части. К тому же оказалось, что океаническая кора по возрасту намного моложе континентальной. Если геологическая история Земли насчитывает 4000—4500 млн. лет, то возраст океа­нических осадков не превышает 150—180 млн. лет. Прав­да, следует добавить, что последний вывод справедлив лишь для Атлантического и Индийского океанов. Отно­сительно главного океана Земли — Тихого — имеется много данных о его существовании уже 240—570 млн. лет назад.

Было выдвинуто предположение, что по осевым раз­ломам срединно-океанических хребтов — рифтам — из недр Земли поднимаются потоки расплава базальтовой магмы. Эти потоки растекаются по срединному хребту, наращивая собой литосферу океанов. Было также предположено, что в этих рифтовых зонах происходит расширение дна океанов, раздвигание в стороны приле­гающих к зонам участков.

Но если плиты двигаются в какой-то части земной по­верхности по направлению друг от друга, то, по-видимо­му, есть и такие участки земной поверхности, где они, на­оборот, сталкиваются. Была выдвинута гипотеза, что такие зоны располагаются на окраинах океанов, окайм­ляемых гирляндами вулканических островов. Предпола­гается, что здесь по глубоководным желобам океанические литосферные плиты погружаются под жесткий край материковых плит, а затем, переплавляясь в недрах Зем­ли, в виде вулканических извержений выбрасываются на поверхность, наращивая собой мощность и площадь кон­тинентов. В местах столкновения плит вырастают цепи хребтов.

Таково краткое содержание современной так называ­емой гипотезы «новой глобальной тектоники», или иначе — «тектоники литосферных плит».

Одни из «мобилистов» утверждают, что земная кора состоит из девяти подвижных плит, другие насчитывают пятнадцать. Уже из этого факта видно, что модель, пред­лагаемая гипотезой «новой глобальной тектоники», на сегодняшний день лишь схематично и приблизительно обрисовывает действительную динамику поверхностных частей Земли (См. рис. 3). Собственно говоря, в мобили­стской позиции еще очень много уязвимых мест. Так, в отличие от концепции Вегенера в гипотезе «новой гло­бальной тектоники» в движении рассматриваются гигант­ские плиты толщиной в 100—150 км., включающие в себя не только земную кору, но и лежащие под ней верх­ние слои мантии. Этому, однако, противоречит тот факт, что большая часть крупных геологических структур кон­тинентальной коры развивается унаследованно в течение сотен миллионов лет, т. е. связь поверхности с одними и теми же глубинными зонами Земли очень стабильна.

Перемешивание твердого и полутвердого вещества, движущегося из нагретой области в более холодную, по мысли «мобилистов», происходит в конвекционных пото­ках, устремляющихся из подкоровой области на поверх­ность и наоборот (См. рис. 4). Непосредственной причи­ной физико-химической дифференциации может быть не­равномерный радиоактивный разогрев или то, что глу­бинные слои имеют более высокую температуру. В ре­зультате твердый материал приобретает известную текучесть и медленно «ползет», продвигаясь за год на ничтожные расстояния, измеряемые в миллиметрах. За миллионы лет, считают «мобилисты», эти миллиметры складываются в десятки и сотни километров.

Правда, и здесь есть свои неувязки. Расчеты показы­вают, что вследствие большой вязкости мантии для того, чтобы частица вещества совершила один полный оборот, поднимаясь из мантии на поверхность и погружаясь об­ратно, требуется около 1 млрд. лет. По мнению же «неомобилистов», Америка проплыла расстояние от Аф­рики всего лишь за сотню миллионов лет.

Окончательно доказать или опровергнуть гипотезу горизонтального перемещения плит смогут лишь инстру­ментальные доказательства существования движения це­лых блоков земной коры и тем более — континентов — по горизонтали. В настоящее время такими данными ни сторонники, ни противники «мобилизма» не распола­гают.

В науках о Земле нередко возникали острые, проти­воречивые ситуации, когда одни ученые противостояли другим, но проходило какое-то время, накапливались но­вые факты, и назревшее в науке противоречие целиком или частично разрешалось, причем таким образом, что создавалась некая новая гипотеза, включающая в каче­стве отдельных частных моментов все ценное из противо­борствовавших ранее школ или учений.

Такова диалектика любой отрасли человеческого на­учного знания. По-видимому, нечто подобное ожидает и «фиксизм» с «мобилизмом». В этом смысле, хотя это и может показаться странным, «мобилисты», как и «фиксисты», являются в конечном счете сторонниками приори­тета вертикальных движений над горизонтальными: ведь первопричина движения плит, с их точки зрения (в отли­чие от точки зрения А. Вегенера), как раз и кроется в вертикальном всплывании разогретого, легкого материала мантии. Горизонтальный компонент перемещения ве­щества также производен.Принципиальное различие их с «фиксистами» — в масштабе признаваемых горизон­тальных перемещений поверхностных частей Земли. Со временем обязательно будет создана качественно новая гипотеза, в которую войдут все научно-достоверные по­ложения из существующих ныне гипотез. Залогом такого исхода является уже одно то, что источник движения ве­щества земной коры большинство представителей и то­го, и другого учений видит в одном и том же — в физико-химической дифференциации вещества Земли (в первую очередь верхней мантии).

Важно подчеркнуть при этом следующее: вещество, составляющее нашу Землю, нельзя подразделять на аб­солютно пассивное и абсолютно активное. Различие здесь может быть лишь относительным. Вещество, слагающее самые верхние части земной коры, подобно веществу бо­лее глубоких слоев, постоянно находится в процессе фи­зико-химической дифференциации, приспосабливаясь к окружающей его, постоянно меняющейся физико-химиче­ской или физико-географической среде. А раз это так, то для понимания и прогнозирования движения земного вещества совсем не обязательно ждать, пока человек не­посредственно проникнет на глубину в десятки и сотни километров. Ключ к пониманию и познанию сущности земных процессов находится в лабораториях, доменных печах и т. д., т. е. в человеческом производстве. Недаром создание с помощью высоких давления и температуры минерала стишовита и других минералов сразу как бы приоткрыло завесу тайны над тем, что происходит на глубине, в горизонтах мантийного вещества.

Таким образом, в своей сущности и на поверхности, и на глубине вещество Земли ведет себя одинаково, тожде­ственно. Речь может идти лишь об относительно большей или наоборот — относительно меньшей его активности (ввиду различия масштабов и формы происходящих про­цессов). Вспомним наши рассуждения о внешнем и вну­треннем движении, о том, что «сильная» система оказыва­ет всегда большее воздействие на «слабую» систему, чем наоборот. Не удивительно поэтому, что массивная и го­рячая мантия в конечном итоге как бы «навязывает» определенную направленность движения земной коре.

Циклы развития вещества на глубине измеряются миллионами лет, поэтому сравнительно кратковременные эпохи интенсивных горообразовательных движений и вулканических извержений отделены одна от другой весь­ма длительными промежутками относительного затишья эндогенной активности. В эти периоды времени вещество земной коры как бы «живет» своей собственной жизнью, саморазвивается, постоянно вступая в противоречие с ок­ружающей его физико-химической обстановкой (и в том числе «навязанной» ему сравнительно недавно прошед­шими эндогенными процессами) и разрешая это проти­воречие путем переходов в качественно новое состояние. При этом в результате уравновешивания множества действующих на поверхности Земли факторов возни­кают малые и большие циклы движения земного ве­щества.

Но вернемся к разговору о главном геологическом круговороте земного вещества, являющем собой резуль­тат взаимодействия и взаимопроникновения эндогенных и экзогенных процессов. Обрисовав этот круговорот пока лишь в самых общих чертах, теперь рассмотрим его под­робнее и конкретнее.

Вещество верхней мантии и глубоких частей земной коры время от времени выходит на поверхность Земли. Это могут быть и вулканические лавы, пепел, и газы, и твердая кристаллическая порода, поднявшаяся на по­верхность в несколько этапов и успевшая хорошо закри­сталлизоваться на глубине.

Мы уже знаем, в чем заключается внутренняя причи­на дальнейшего саморазвития земного вещества. Многие слышали, должно быть, о том, что глубоководные рыбы, выброшенные на берег штормом или выловленные рыбац­кими сетями, лопаются, распираемые внутренним давле­нием, которое не компенсируется внешним. Точно так же ведут себя пробы грунта, взятые с океанского дна: под­нятые с огромной глубины на борт научно-исследова­тельского судна, они «чувствуют» себя здесь крайне «неуютно»,— шипят, потрескивают и даже иногда взры­ваются. Не всегда, конечно, вещество, попавшее на по­верхность, взрывается в полном смысле слова. Но разру­шается оно поздно или рано — обязательно. Ведь дело не в одном только изменении давления, но и в смене тем­ператур, окислительно-восстановительного потенциала среды и т. д.

Если бы, к примеру, можно было регулярно фото­графировать какую-нибудь скалу с интервалом в сто или тысячу лет, а потом «прокрутить» получившуюся пленку со скоростью один кадр в секунду, мы увидели бы, как на наших глазах разваливается и тает прочнейшая гор­ная порода. Этот процесс в геологической науке, как уже было сказано, называется выветриванием, хотя, если мы вспомним, далеко не один ветер принимает в нем учас­тие.

Представив силы, вызывающие этот процесс, и сам ход его осуществления, важно понять, что за ними скры­вается. Если «глядеть в корень», процесс этот обусловлен не просто воздействием на породу каких-то внешних фак­торов, он вызван перестраиванием, как бы «приспосабли­ванием» горной породы и составляющих ее минералов к новой для них физико-химической среде, в которой они оказались неустойчивыми. В этом, как уже говорилось раньше, и заключается суть любого геологического про­цесса.

Умение найти внутреннее сходство, внутреннее тож­дество различных, на первый взгляд, вещей и процес­сов — это главная черта диалектического научного мыш­ления. Ф. Энгельс отмечал, что «всякое действительное, исчерпывающее познание заключается лишь в том, что мы в мыслях поднимаем единичное из единичности в осо­бенность, а из последней во всеобщность…» (См.: Маркс К. и Энгельс Ф. Соч., т. 20,стр.548). Что, казалось бы, общего между процессом выветривания горной поро­ды и, скажем, извержением вулкана? Но дело не во внеш­ней схожести или несхожести явлений, а в том, что они всего лишь различные по масштабу и скорости формы проявления одной и той же сущности, формы разрешения одного и того же противоречия между определенным со­стоянием того или иного «сгустка» земного вещества и несоответствующей ему среды.

На поверхности Земли разрешение этого противоре­чия выливается в единство, с одной стороны, процессов разрушения горных пород, неустойчивых в среде дейст­вия атмосферы и гидросферы, а с другой — процессов образования новых осадков, отвечающих по своему фи­зико-химическому состоянию данной среде.

Как уже говорилось, одни участки земной коры дли­тельно вздымаются, а другие столь же длительно погру­жаются. Поверхностное перераспределение материала в целом как бы усиливает направленность подкорового движения вещества. В самом деле, если горная цепь раз­мывается, то она становится легче, и этот участок земной коры как бы «всплывает» в мантии. И наоборот, накапли­вающиеся в водном бассейне осадки своей тяжестью спо­собствуют дальнейшему погружению приютившей их впа­дины. Но накопив многокилометровые толщи осадков, впадина в определенный момент геологической истории начинает подъем, слои известняков, сланцев и песчаников сминаются в складки и вздымаются в виде горных хребтов. Все это опять-таки свидетельствует о мощности и силе эндогенных процессов, их перевесе над процесса­ми экзогенными, о том, что глубинная дифференциация вещества в конечном итоге диктует свой ритм, то и де­ло перетасовывая и даже совсем уничтожая страницы ле­тописи поверхностных процессов.

В целом комплексы осадочных пород запечатлевают в себе историю смены географических ландшафтов, однако в этих комплексах (формациях) через рельеф местности находят свое четкое отражение и тектонические движе­ния, которыми, как мы уже знаем, управляют процессы саморазвития вещества на глубине.

Осадки, о которых идет здесь речь,— это еще не оса­дочные горные породы, в комплексе своем слагающие осадочную оболочку Земли. Если осадки — это состояние вещества, полностью соответствующее поверхностным физико-химическим (физико-географическим) условиям среды их образования, то, следовательно, попадая в ре­зультате прогибания местности на значительную глуби­ну, они опять-таки вступают в противоречие с условиями относительно высоких температур и давлений. Выравни­вание этого несоответствия приводит к литификации, т. е. превращению осадков в окаменелое состояние. Из осад­ков выжимается лишняя влага, они уплотняются, проис­ходит перекристаллизация ряда минералов. И если после этих процессов, совершающихся на глубине от несколь­ких сотен метров до нескольких километров, образовав­шиеся породы вновь силой тектонических движений бу­дут подняты на поверхность, мы увидим, что это уже не рыхлый песок и известковый ил, а плотные песчаник и известняк.

Правда, те или иные свойства осадков зависят от ус­ловий, при которых осадки побывали на глубине. Так, на­пример, в Прибалтике, южнее Ленинграда, на поверхность выходит слой синей кембрийской глины, которая за полмиллиарда лет не потеряла своей пластичности и мало чем отличается от совсем молодых глин.

И вот, когда все эти очень и не очень твердые осадоч­ные породы, появившись на поверхности, вновь оказыва­ются в несоответствующих их внутреннему строению ус­ловиях,— снова начинаются процессы их выветривания и переотложения.

Но часто бывает и так, что осадки сразу (или же по­бывав на поверхности в качестве осадочных пород) пог­ружаются на совсем уж значительную глубину, где господствуют весьма высокие температура и давление. Процесс которому там подвергаются породы, называет­ся метаморфизмом. Из известняков получается мрамор, из глинистых пород — сланцы, из песчаников — кварциты и гнейсы. Причем гнейсы образуются не только из оса­дочных пород (парагнейсы), но и из изверженных, на­пример, гранитов, диоритов (ортогнейсы).

При метаморфизме происходит радикальная пере­стройка структуры и частичный или полный переход од­них минералов в другие. Минеральные преобразования при этом могут идти без привноса в породу постороннего вещества, т. е. под воздействием лишь высоких темпера­туры и давления, а могут быть и с привносом вещества из соседних пород, поскольку в этих условиях многие компоненты становятся очень подвижными и химически активными. Но в любом случае новообразованные мине­ралы отличаются от исходных большей компактностью в кристаллическом строении и меньшей внутренней энер­гией.

Факт выделения энергии минералами осадков и оса­дочных пород при метаморфизме навел ученых на вполне резонную мысль о том, что некоторые минералы, образу­ющиеся при выветривании, служат своеобразными акку­муляторами солнечной энергии, которая ими переносится при погружении породы на глубину, а там при процессах метаморфизма высвобождается. Однако вопрос, каков вклад солнечной энергии в энергетику глубинных процес­сов, остается пока неясным. Скорей всего, подобно тому, как тяжесть образующихся осадков способствует в опре­деленной мере погружению участка земной коры, так и аккумулированная солнечная энергия является одним, хотя отнюдь не единственным и не определяющим, фак­тором повышения температуры земных недр.

Метаморфизм может быть настолько сильным, что в ходе его происходит частичное плавление породы. Такой процесс называется ультраметаморфизмом. В породе по­являются прожилки расплавленного материала, который потом, при охлаждении, либо закристаллизовывается на месте, либо может предварительно переместиться, от­жаться по трещинам и зонам пониженного давления в другие горные породы. Естественно, что вначале плавле­нию подвергается легкоплавкий материал. При том или ином способе его обособления могут возникать гранит­ные тела. Крупные массивы гранитов образуются и без расплавления — путем постепенной перекристаллизации осадочных пород под влиянием метаморфических раст­воров. Этот процесс называется гранитизацией.

Следующий геологический процесс, о котором пришло время рассказать — это процесс магматизма. Магмой на­зывают образующийся в глубоких недрах силикатный расплав, более или менее насыщенный газообразными продуктами. По ослабленным зонам земной коры магма может подняться на некоторое расстояние вверх и либо медленно остыть, тогда образуются кристаллические маг­матические горные породы, либо выплеснуться через вулканические кратеры на поверхность Земли или в море и застыть очень быстро, образовав лавы — незакристаллизованные, структурно аморфные горные породы. Первые породы в геологии называют интрузивными, а вто­рые — эффузивными.

Образование магмы происходит на больших глубинах, недоступных для непосредственного наблюдения и изучения. Мы уже говорили, что по современным пред­ставлениям Земля, за исключением внешнего ядра, в це­лом твердое тело. И это несмотря на высокие температу­ры недр, при которых в поверхностных условиях вещест­во горных пород неминуемо бы расплавилось.

Установившееся в основном для разных глубин Зем­ли термодинамическое равновесие может местами нару­шаться при образовании глубоких расколов и при других тектонических движениях. В таких случаях прежде все­го уменьшается давление. Другие нарушения этого рав­новесия могут быть связаны с повышением выше какого-то критического уровня температуры (например, в результате радиоактивного распада), — тогда-то веще­ство и переходит в жидкое состояние, т. е. образуется магма. Следовательно, магмообразование в земных нед­рах происходит только в локализованных участках при изменениях в их пределах термодинамического равнове­сия.

Дальнейшая судьба образовавшейся магмы зависит от многих обстоятельств и прежде всего — от того, в спо­койной или бурной тектонической обстановке данный сгусток расплавленного вещества находится. Если магма при подъеме вверх не выбрасывается немедленно на поверхность в виде вулканического извержения, а «за­стревает» в том или ином горизонте земной коры, она начинает вести себя, как любое другое земное тело, т. е. осуществлять самодифференциацию соответственно ок­ружающей обстановке. При этом главными факторами этого процесса выступают гравитация, концентрация ве­щества в расплаве, температура и давление. Неизменной в процессе самодифференциации магмы остается только сила земного притяжения, все же остальные факторы постепенно изменяются: температура падает, давление неравномерно меняется в зависимости от содержания газообразных веществ в расплаве, концентрация веществ тоже, естественно, не постоянна в связи с переходом части расплава в твердое кристаллическое состояние и с поглощением магмой окружающих ее пород.

Особенность дифференциации магматического очага заключается в том, что переход магмы в твердое состоя­ние подчиняется известным закономерностям. Порядок кристаллизации зависит от многих обстоятельств, но в целом происходит так, что сначала из расплава выпада­ют самые тугоплавкие минералы, а в последнюю очередь — самые легкоплавкие. Тяжелые железо-магнезиальные минералы постепенно тонут, погружаются на дно магма­тического резервуара, а легкие силикатно-щелочные ми­нералы, наоборот, оказываются наверху. В конечном итоге первичная базальтовая магма как бы расслаива­ется: вверху образуются граниты, а внизу — основные и ультраосновные породы.

Мы рассмотрели важнейшие процессы геологического круговорота вещества Земли, т. е. все возможные момен­ты циклического преобразования вещества, попавшего из верхней мантии в земную кору. А именно: I. Процесс фи­зико-химической дифференциации мантийного вещества приводит к его вертикальным и горизонтальным неодно­родностям, вызывающим вертикальные и горизонталь­ные движения земной поверхности и образование «лика Земли» — земного рельефа. 2. Тектонические движения сопровождаются образованием магмы, порождающей ин­трузии и эффузии. 3. Денудационно-осадочные процессы обусловливают образование комплекса осадочных пород. 4. Погруженные на большую глубину осадочные породы претерпевают метаморфизм вплоть до частичного или полного переплавления и гранитизации. 5. Новые глобальные движения вновь поднимают переработанное, а также новое вещество на поверхность.

Глубинная дифференциация вещества ведет к тектогенезу, магматизму, осадкообразованию и далее — к метаморфизму, и цикл процессов снова повторяется. Са­моразвивающееся вещество планеты постоянно как бы подкручивает ручку этого «колеса». Множество перекре­щивающихся и накладывающихся друг на друга земных и космических процессов не дают остановиться этому маховику. Естественно, надо учитывать и то, что эти про­цессы зависят от совокупности условий, в которых нахо­дится вещество нашей Солнечной системы. Одно дело условия существования вещества небольшого астероида или даже Луны, на которых геологические и географиче­ские процессы либо практически сведены к нулю, либо происходят крайне заторможенно и однообразно. И сов­сем другое дело — условия, в которых находится вещест­во, слагающее нашу Землю. Достаточно большие, но не чрезмерные объем и масса дают возможность широкого развития здесь химизма: этому способствует довольно разнообразный исходный набор химических элементов, наличие водяной и газовой оболочек планеты и ряд дру­гих факторов.

Многократное повторение циклов и различных про­исходящих на их фоне «цикликов» приводит в конечном счете к глубокой отдифференцированности земного веще­ства. В общем и целом правы были древние натурфилосо­фы, считая, что космос развивается от хаоса к упорядо­ченности. По крайней мере, в отношении земного вещест­ва это совершенно справедливый вывод.

Цикличность геологической истории Земли не абсо­лютна, а относительна. Повторяемость земных событий одновременно сопровождается их необратимой изменяе­мостью, и развитие в конечном счете носит не характер кольца (замкнутого цикла), а характер спирали — диа­лектического единства цикличности и необратимости.

Говоря о направленности эволюции земного вещества, мы, тем самым, переходим к третьему этапу рассмотрения геологической «биографии». Обрисовав Землю в стати­ческом и динамическом аспектах ее развития, мы попытаемся сейчас представить ее как целостную кон­кретную систему, причем в самом сложном — ретроспек­тивном (и одновременно перспективном) ракурсе. Иначе говоря, теперь, после изучения Земли в статике и дина­мике, мы можем взглянуть на нее как на исторически развивающееся природное тело.