Анатолий Малахов - Под покровом мантии
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.
