Глазами геолога - Рудольф Константинович Баландин
Мы знаем: лицо нашей планеты подвижно. Вулканы дымят там, где прежде расстилались тихие лагуны. Вечная мерзлота сковывает земли, на которых некогда цвели пальмы. Какие силы вызывают эти движения и смену климатов?
А почему образовалась земная кора? Мантия Земли? Внутреннее ядро? Откуда берется магма? Что раскаляет недра планеты?
И живые существа, и поверхность Земли изменяются чаще всего скачками. Слои горных пород откладываются попеременно. И в каждом крупном слое обычно можно найти остатки организмов, которые ни в нижних слоях, ни в верхних не встречаются.
Чем вызваны эти скачки?
Я нарочно нагромоздил гору вопросов, чтобы вы почувствовали, как трудно приходится геологам и как много открытий предстоит им совершить.
Как самому сделать Землю
В заключение нашей первой камералки, для того чтобы получше запомнить азбуку геологической науки, перейдем к практическим занятиям. Попытаемся собственными силами сотворить Землю.
На первый взгляд такое предприятие требует бесчисленного множества различных материалов — твердых, жидких, газообразных. Однако в действительности дело обстоит много проще. Главное — иметь три элементарные частицы: протон, нейтрон и электрон. Согласно современным воззрениям, именно они слагают вещество нашей планеты. Протоны заряжены положительно. Нейтроны похожи на них, но не имеют никакого заряда: они нейтральны. Каждый электрон в тысячу восемьсот раз легче протона и имеет одинаковый с ним по величине, но обратный по знаку заряд.
Прежде всего возьмем один протон. У него один положительный заряд: он притягивает к себе один отрицательный электрон. И получается атом водорода.
Гелий получается, если слепить вместе два протона и два нейтрона. Они слагают ядро, имеющее двойной положительный заряд (по числу протонов). Оно притягивает два электрона.
Таким способом можно получить все химические элементы таблицы Менделеева. Количество протонов (равное количеству электронов) показывает порядковый номер элемента.
У каждого атома — свой характер. Ядра некоторых элементов легко распадаются — такие элементы называются радиоактивными. У других ядра прочные, но зато некоторые электроны очень легко срываются со своих оболочек. Лишившись электронов, атомы становятся заряженными положительно. А если атом присоединяет чужие электроны, то он заряжается отрицательно.
Положительные и отрицательные атомы слипаются между собой, как магнитики. Они образуют молекулу.
Пласт горной породы — страница каменной летописи Земли.
Некоторые атомы не желают отдавать свои электроны и не присоединяют чужие. Они редко образуют молекулы с другими атомами. Один из таких элементов так и называется — аргон, то есть лентяй.
Выходит, что каждый полученный элемент, благодаря своим личным свойствам, может быть жадным захватчиком электронов или добрым дарителем своих электронных богатств. Стоит только наштамповать атомы разных элементов, они начнут объединяться, или разбегаться, или одиноко блуждать, не ввязываясь в химические реакции.
Через некоторое время каждый атом найдет свое место. Образуются более или менее устойчивые и однородные химические соединения, которые называются минералами.
Минералов очень много. Они бывают и газообразными, и жидкими, и твердыми, в зависимости от действия температуры и давления. Вот, скажем, вода. На уровне моря под давлением воздуха она становится льдом при температуре ноль градусов (по шкале Цельсия), а переходит в пар при ста градусах. При уменьшении давления (например, на вершине горы) она переходит в пар при 90 или 80 градусах по Цельсию. А под большим давлением она может оставаться жидкой, даже раскалившись до 200 градусов. Примерно то же самое происходит и с другими минералами. Только у каждого из них своя температура плавления или испарения.
В земной коре много одних элементов (например, кислорода и кремния) и очень мало других. Трудно сказать, почему это. Мне, по крайней мере, совершенно непонятно. Но факт остается фактом: земля состоит в основном из восьми химических элементов.
Атомы земли не живут сами по себе, а образуют различные соединения. Чаще всего встречается несколько десятков минералов, а вообще-то количество известных минералов исчисляется тысячами; если добавить сюда те искусственные химические соединения, которые мы научились делать, то число минералов увеличится, пожалуй, вдвое.
Но и это еще не все. Каждый минерал имеет тоже свой характер. С одними своими собратьями он встречается, с другими — нет. Обычно минералы объединяют геологи в группы, в зависимости от их химического состава и происхождения. Минералы в земной коре образуют содружества, которые называются горными породами.
Главные осадочные породы.
Итак, мы создали химические элементы. Они стали объединяться в минералы, а минералы — в горные породы. Если все это происходит в космосе, то, согласно закону Ньютона, чем больше будет скапливаться частиц, тем сильнее объединят и уплотнят их силы притяжения. Облако химических элементов и минералов сожмется в шар.
Когда шар достигнет размеров Луны, затем Земли, в центре его минералы изменятся неузнаваемо, сдавленные со всех сторон силами притяжения. Они образуют новые соединения и приобретут новые свойства. На поверхности каменного шара скопится легкая и подвижная жидкость — вода. А вокруг будут свободно и легко парить атомы и молекулы газов.
Теперь нам остается раскрутить построенную планету, как юлу. Закружить ее вокруг Солнца. Наделить спутником — Луной. Направить на нее потоки солнечных лучей и космических излучений далеких галактик.
И Земля оживет. Даже небольшие изменения скорости вращения заставят ее пульсировать, подобно живому сердцу. Впитывая излучения Солнца и космоса, она будет меняться по составу: возникнут на ней новые минералы или даже химические элементы.
Поверхность суши, открытая солнцу, воде, воздуху и живым существам, меняется особенно быстро.
Из года в год, из века в век на сушу и на дно морей оседают из воздуха и воды песок, пыль, погибшие растения и животные, некоторые химические соединения. Чаще всего подобные осадки образуют слои — толстые и тонкие, узкие и распластанные широко по дну озера или моря.
Каждый слой — страница. Умелый, внимательный читатель прочтет на ней о климате, о морях и суше прошедшей эпохи, о движениях поверхности Земли. И даже увидит удивительные «иллюстрации» — отпечатки скелетов, раковин, по которым можно познакомиться с давным-давно исчезнувшими звероящерами, рыбами, кораллами и другими существами.
Каждая страница каменной летописи Земли содержит нечто свое, особенное, неповторимое.
Метаморфические породы, образовавшиеся из осадочных.
По своему составу эти страницы — точнее, осадочные горные породы — обычно повторяются. Осадочные породы чаще всего разделяют на четыре группы по способу их образования: дроблением (обломочные), действием коллоидов (глинистые), химическими процессами (химические) и жизнедеятельностью организмов (биогенные).
Однако летопись Земли за долгие миллионы лет
