Формы в мире почв - Игорь Николаевич Степанов
В последние годы геоморфологи конструируют различные формы рельефа. Их цель — выделить единичные морфологические ячеи, а затем, комбинируя их, создать абстрактный образ земной коры. Земную кору, от которой мысленно отняты все ее свойства, кроме пространственных, можно называть геометрическим телом. Это тело обладает свойством симметрии и состоит из точек, линий и плоскостей. Последовательно отделяя от реального почвенно-геологического тела сначала плоскость, потом линию и в конечном счете точку, мы соответственно лишаем его сначала толщины (высоты), затем толщины и ширины и, наконец, всех измерений.
Математики, работающие в области наук о Земле, представляют форму рельефа и почвенного покрова в виде точки, что упрощает моделирование, но слишком удаляет уровни абстракции от реальности. Это не устраивает проектировщиков. Однако, как показал опыт, формы рельефа и почвенного покрова можно изображать не только точкой, но также и линией, плоскостью и их совокупностями. Тогда геометрические и математические образы земной поверхности будут максимально приближены к объективной реальности.
Первые работы по моделированию рельефа (Шафрановский, Плотников, 1975; Флоренсов, 1978; Ермолаев, 1975; Симметрия в природе, 1965) свидетельствуют о том, что земную поверхность можно представить правильными геометрическими фигурами. К рельефу можно отнести и слова М. В. Ломоносова: «Все, что находится в природе, математически точно и определенно». Установление точности и определенности для форм земной поверхности приблизит геоморфологию к запросам практики. Геоморфология очень нуждается в изучении «чистых» форм земной поверхности.
Географы стремятся показать на картах устойчивые инвариантные свойства природных объектов (Гла-зовская, 1964; Гвоздецкий, 1979; Михайлов, 1971), а также их симметрию (Боков, 1977; Корытный, 1984). Для этой цели К. Н. Дьяконов (1975) использует понятие об элементарной геосистемной единице — территориальном носителе информации (по К. В. Зворыкину), например речном бассейне. Последний привлекает внимание многих как наиболее простая модель с однонаправленным потоком вещества и энергии (В. С. Преображенский, В. Б. Сочава, А. Ю. Ретеюм, А. А. Крауклис, Ф. Н. Мильков).
Речные бассейны являются результатом тектонических движений (Геренчук, 1960), однако в структурном отношении они подчинены более фундаментальным природным единицам — блокам земной коры. Видимо, существует тесное взаимодействие между бассейнами рек (элементами) и тектоническими плитами (системами). Установление иерархии этих тел имеет важное значение для практики, особенно для геологических прогнозов (см.: Рельеф Земли и математика, 1967).
ФОРМЫ В ГЕОЛОГИИ
Рис. 31. Карта геометрических форм, отражающих геологические структуры Средней Азии с указанием мест возможного нахождения полезных ископаемых (черные точки)
Освоение метода пластики рельефа должно значительно повысить информативность геологических карт разных масштабов. Примеры подобного картографирования имеются для различных районов страны. Так, составленная этим методом карта на территории Средней Азии и юга Казахстана позволила выявить аналогичные по геометрическому рисунку геосистемы: бассейны рек Амударьи, Сырдарьи и Чу-Талас (см. рис. 28). В каждой из них определены контуры тектонических структур (Борисов, Глух, 1982) и координаты ранее обнаруженных разведкой крупных месторождений. Последние сопоставлены с аналогичными пространственными структурами, которые своими формой и составом подтверждают возможность повторения ареалов полезных ископаемых на других аналогичных территориях. Видимо, в тождественных по формам и размерам структурах следует ожидать и сходства месторождений.
Помимо аналогии общих геоструктур, нами совместно с геологом Ю. П. Мироновым выделены на территории Средней Азии формы земной поверхности, которые по характеру индивидуального рисунка соответствуют тем или иным видам месторождений: Р — фосфорным, Fe — железистым, S — серным, Зе — рудам зеравшанского типа, РЬ — свинцовым, Ва — бариевым, Уч — рудам учкудукского типа и т. д. (рис. 31). Любопытно, что многие геологические структуры — носители месторождений — по характеру рисунка напоминают народные орнаменты, символизирующие золото, серебро, медь, железо…
Карта запасов месторождений гипотетична. Она построена методом натурных аналогов, который только начинает проникать в геологию. В его основании лежит представление о симметрии геологического пространства, а также идея о связи химического состава месторождений с формой рельефа.
О том, что геометрический рисунок земной поверхности отражает состав месторождений, известно с древних времен. Труднее выявить причины, обусловившие соответствие между их химическими свойствами и формами земной коры. И все же находятся смельчаки, выдвигающие научно обоснованные гипотезы. Так, Ю. П. Миронов (1975, 1982) полагает, что структура химического элемента, образующего месторождение, передается, форме рельефа.
Интересна гипотеза известного изобретателя С. И. Кислицына, о которой в газете «Известия» (1982, 9 марта, № 68) рассказал академик Н. В. Белов. Кислицын составил модель Земли в форме геокристалла. На ней показаны разломы — силовые линии, а также прогибы между вершинами. По ребрам и узлам геокристалла располагаются месторождения нефти, газа, угля, алмазов. В 1928 г. Кислицын наметил 12 алмазоносных центров, из которых 7 уже открыты.
Сравнение структуры атома с формой контура месторождения или Земли с кристаллом — сопоставления, которые трудно вообразить. Но талант ученого, по словам Е. С. Федорова (1915), состоит «в умении улавливать сходство и общие черты в явлениях, по-видимому, совершенно разнообразных».
Геологи нашли все то, что лежало с поверхности. Теперь им надо добывать руду и нефть с больших глубин, что требует новых гипотез и теорий поисков. Нам близки те из них, которые увязывают месторождения с формами рельефа. Так, А. Е. Федоров и В. Н. Азар-кин (1982) выделяют на севере Европы шестиугольные структуры, к узлам которых приурочены полезные ископаемые. Академик А. Л. Яншин с сотрудниками (1983) устанавливает связь месторождений с криволинейными формами рельефа, а академик М. А. Садовский (1983) — с полигональными блоками земной коры, образующими постоянные соотношения размеров. Принципы геометрического мышления все глубже проникают в геологию, и дальнейшее развитие науки во многом зависит от способности геологов использовать их в практической работе.
ФОРМЫ В УЧЕНИИ О БИОСФЕРЕ
Биосфера образована почвами, растительностью, горными породами, животными. Сочетание их форм создает настолько сложную мозаику земной поверхности, что практически невозможно обнаружить целостность биосферы как системы. Поэтому часто за целое выдают какую-то его часть. Природовед оказывается в положении трех слепых мудрецов из притчи, рассказанной академиком С. С. Шварцем: «Один из них нащупал ногу слона и сказал, что перед ним колонна, другой потрогал хобот и сказал — змея, третий уткнулся в бок зверю и решил, что перед ним стена. Но ведь когда перед нами не слон, а необозримый живой мир лесов и океанов, не оказываемся ли мы в положении слепого мудреца только потому, что у нас нет точки обзора, которая помогла бы охватить в едином взгляде
