Анатолий Малахов - Занимательно о геологии
В поверхностном слое обычных черноземных почв, глубиной 1-2 метра, число бактерий исчисляется десятками и сотнями миллионов на 1 кубический сантиметр породы. Один гектар пахотного слоя почвы ле-со-луговой и степной зон содержит от 5 до 10 тонн живых микроорганизмов. Поверхность клеток этих микроорганизмов равна примерно 500 гектарам. Академик В. И. Вернадский в свое время подсчитал, что вся атмосфера Земли весит 5300 триллионов тонн. В течение года эта воздушная масса несколько раз проходит сквозь живые организмы при их дыхании и питании.
Существуя, бактерии вырабатывают различные азотистые и углекислые соединения; некоторые из них могут вырабатывать сероводород, расщеплять фосфорные соединения и так далее.
Бактерии, усваивающие азот воздуха, образуют летом в черноземных почвах по 1,5 тысячи килограммов селитры на 1 гектар. Железные бактерии для построения 1 грамма своего тела вырабатывают 464 грамма углекислой закиси железа, накапливая в процессе своей деятельности своеобразные железистые соли.
При распаде органических масс бактерий образуются органические кислоты, эфиры, спирты, углеводы и целый ряд других соединений, активно воздействующих на горные породы.
Так называемые нитрозные бактерии, чтобы получить энергию, необходимую для восстановления 1,5 грамма углекислоты, превращающейся в вещество их тела, окисляют около 20 граммов аммиака и образуют при этом 50 граммов азотистой кислоты. Азотистая кислота разрушает почти любую горную породу.
Не только на горных вершинах и в почве осуществляют свою работу бактерии; невидимый мир живых существ воздействует на морские илы больших океанских глубин. В глубоководных илах Тихого океана обнаружены бактерии, приспособленные к жизнедеятельности только в условиях высоких давлений.
Во всей массе океанов и морей земного шара располагается такое количество микроорганизмов, что если бы их собрать и переработать на нефть, то только за один год мы превзошли бы все известные ныне мировые запасы, исчисляемые в несколько десятков миллиардов тонн.
Невидимый мир живых существ с их воздействием на различные горные породы отмечен не только в слоях нашей геологической эпохи. Ископаемые микробы обнаружены в самых различных слоях. Особенно интересен в этом отношении так называемый доманик. Он представляет собой темно-серую, слегка песчанистую массу; под микроскопом в такой породе можно увидеть разнообразные микроорганизмы. Размеры некоторых существ, сохранившихся в домани-ке, исчисляются микронами, но, накапливаясь, они обеспечили огромные запасы нефти 'Второго Баку'.
Из окаменевших микроорганизмов состоит мел - они отчетливо видны под микроскопом.
На восточном склоне Урала среди третичных и меловых отложений встречается интересная горная порода, называемая диатомитом. Эта порода образована мириадами так называемых диатомовых водорослей - микроорганизмов, различных по форме, величине и строению. У всех этих микроорганизмов скелетные части состоят из кремнезема.
Мы видим, таким образом, что во всех слоях всех геологических эпох можно отметить следы жизнедеятельности микробов. Большей частью эти следы представляются наслоениями отмерших раковин или скелетов микроорганизмов; в иных же случаях мы встречаемся с продуктами их жизнедеятельности в виде некоторых руд - например, железных. Роль микробов в формировании многих горных пород еще недостаточно выяснена. Но в последние годы техника исследований позволила глубже заглянуть в мир бактерий. Особенно интересны в этом отношении работы упоминавшегося уже нами А. Г. Вологдина. Оказывается, мы теперь почти не знаем такого геологического времени, когда бы не работали бактерии! Вологдин спустился в своих исследованиях по геологической лестнице до пород, возраст которых исчисляется в 2 миллиарда 600 миллионов лет! И всюду он встретил бактерии! Вологдину уже тесно в рамках нашей геологической шкалы. Он спускается по лестнице времен все глубже и глубже. И везде отмечает в первую очередь наличие железобактерий. Он нашел их в рудах Кривого Рога, Сибири, Дальнего Востока и Кольского полуострова.
Оказывается, наибольшие скопления железных руд приурочены именно к тем зонам, которые ранее нами назывались докембрием и считались безжизненными. И пока мы не вскрыли этот мир удивительных тружеников, мы, конечно, ссылались и на вулканы, и на подземные магматические очаги, чтобы объяснить такие концентрации.
Армия невидимых живых существ подготавливает поверхностные участки суши для заселения их более высокоорганизованными формами. На скалах появляются лишайники, мхи, а затем споровые и цветковые растения. Их геологическая работа сводится к механическому разрушению горных пород, производимому корневой системой, к химическому воздействию на породы органическими кислотами - продуктами жизнедеятельности растений - и к созданию новых пластов за счет накопления отмерших организмов.
Корни растений проникают в землю на различную глубину. Скажем, корни пшеницы имеют длину до 2 метров; подсолнечника - около 5 метров; а саксаула более 30 метров. Проникая в глубь земли, они увеличивают трещины, способствуют разрыхлению грунта. В Москве, на Земляном Валу, на одной из старых церквей не так давно можно было видеть стройную березку, выросшую на уровне трехэтажного дома. Корневая система этой березки пронизывает крепкую каменную кладку стены. Точно так же корневой системой разрушаются породы любой крепости.
Вокруг корней идет активная химическая работа. Через корневую систему растения берут из горных пород необходимые для питания элементы: натрий, калий, фосфор, кальций, серу, железо, магний, алюминий, кислород, водород, марганец, бор, кремний. После отмирания все эти элементы в виде различных химических соединений возвращаются в землю, видоизменяя солевой состав верхних частей земли.
Геологическая работа растений запечатлена в пластах ископаемых почв.
Типичных ископаемых почв очень много среди отложений четвертичного периода. Они сохранились и под лёссовыми толщами, и под оползнями, и в древних речных террасах, и под ледниковыми отложениями, и даже под лавами.
В бассейне реки Мезени, у поселка Сульского, в береговом обрыве реки Сулы можно видеть интересные соотношения слоев. Вверху залегает четырехметровый слой ледниковых отложений, являющихся мореной последнего оледенения; под мореной видна цвадцатиметровая толща ленточных глин и ленточных песков, накопившаяся в межледниковое время в озерном бассейне. В середине озерной толщи сохранился полуметровый слой торфа. Он свидетельствует о том, что режим озера был непостоянным: в один из этапов озеро обмелело и начало зарастать; постепенно оно подернулось торфяным покровом. В среднем в год может накопиться 1-2 миллиметра торфа; полуметровый слой, следовательно, сформировался за 50-100 лет. Затем вновь изменились условия: озерный бассейн переполнился водой, и слой торфа погребли новые толщи озерных отложений. Ну, а потом в особых условиях, при достаточной стерилизации, торфянистые массы могут переходить в бурые, а затем в каменные угли. Если же эти особые условия отсутствуют, растительная масса и почвенный гумус нацело распадаются, не оставляя в земных слоях документов о древних почвенных процессах. Следовательно, свидетельством этих процессов являются не только ископаемые почвы четвертичного периода, но и пласты ископаемого угля, накопившиеся в прошлые геологические эпохи.
Если наблюдать каменный или бурый уголь под микроскопом, то при увеличении в несколько сот раз можно видеть не черную, а оранжевую или буровато-красную массу. В этой массе различимы обрывки древесины, коры, споры, остатки торфяной массы, подтверждающие происхождение ископаемых углей из накопившейся в наземных условиях растительной массы.
К силурийской системе палеозойской эры относят первые наземные растения. С появлением их на суше начали формироваться почвы.
По реке Барзас, к северо-востоку от Кузнецкого бассейна, располагается один из самых древнейших пластов ископаемого угля, относящийся к началу или к середине девонского периода. Изучение этого угля под микроскопом показало, что он сложен остатками примитивных растений - псилофитов.
Академик П. И. Степанов, обобщивший весь материал по угольным месторождениям мира, выделял три главные эпохи угленакопления: каменноугольную и пермскую, юрскую, третичную. Наибольшее количество мировых запасов угля приурочено к третичным отложениям (54,4 процента), на втором месте по количеству ископаемых углей стоят каменноугольный и пермский этапы накопления (39,1 процента), на третьем месте находится юрский этап (4 процента).
В геологической литературе до сих пор обсуждается вопрос о климате эпох угленакопления. Большинство ученых приходит к выводу, что современные болота тропического пояса по условиям накопления растительной массы близки к болотам палеозоя, но неизвестно, был ли тропический климат равномерным по всей Земле - от тропиков до Шпицбергена? В современных условиях накопление торфяников происходит главным образом в области средних и северных широт; может быть, в таких же климатических зонах шло угленакопление и в прошлом.
