Под покровом мантии

Группа ученых высказала предположение, что главную роль в образовании медных месторождений сыграли горячие воды, которые изливаются в периферийных зонах магматических очагов, что уральские месторождения образовались примерно так, как сейчас в районе островных вулканов азиатской части Тихого океана, где происходит накопление или, вернее, излияние медесодержащих вод. Эта точка зрения также проверялась практикой. Длительное время она казалась правильной, а потом и ее опровергли факты.

В 1936 году академик А. Н. Заварицкий высказал новую гипотезу. Он предположил, что медь связана с древними вулканами. Так образовалось, например, месторождение Куромоно в Японии, описанное геологом Камеки Тимошита.

Но и эта гипотеза Заварицкого была отвергнута временем. Сейчас бытует много новых гипотетических представлений о происхождении уральской меди. Гипотезы проверяются, и всегда находится достаточное количество и опровергающих и подтверждающих их фактов.

Изучая горные образования, мы очень часто сталкиваемся с некогда существовавшими, но ныне застывшими вулканическими очагами. Те породы, которые их слагают, мы называем интрузивными, считая, что они внедрялись из мантии Земли («интрудио» — «внедряю»), не достигая поверхности.

Для этих разнообразных интрузивных пород разработана такая же классификация, как и для вулканических. Среди них можно видеть основные, средние, кислые породы, а также ультраосновные и ультракислые — с малым и с очень большим содержанием кремнекислоты. С этими очагами застывшей магмы и связаны разнообразные рудные и нерудные полезные ископаемые: и железо, и медь, и золото, и платина, и многие виды нерудных ископаемых, таких, как асбест, слюда и драгоценные камни. Но, исследуя ныне застывшие очаги магмы, мы не считаем, что слагающие их интрузивные породы когда-то залегали под земной корой в мантии. Мы отчетливо видим, что они расположены в самой земной коре.

Связь разнообразнейших полезных ископаемых с очагами застывшей магмы и привела нас в свое время к тому, что мы, молодые геологи, решили глубже изучать эти закономерности и выявлять их во всех странах земного шара. И может быть, скептик-англичанин был прав?

Прошло двадцать пять лет, но и до сих пор не все законы образования полезных ископаемых нам достаточно ясны. Вот, например, месторождения хрома, или, точнее, минерала хромита, сложного окисла хрома, мы связываем с самым начальным этапом застывания магмы. Мы говорим, что в магматических очагах наиболее тяжелые металлы опускаются на дно, а легкие всплывают. Таким путем образуется первичное перераспределение вещества в магме. Хромиты и платина наиболее тяжелые вещества, и они опускаются на дно магматического очага, скапливаются там либо в виде мелких зерен, либо в виде более или менее крупных обособлений — скоплений. Процесс образования хромита проходит при высоких температурах, близких к полутора тысячам градусов. Все это вполне закономерно вытекает из магматической теории.

Но вот однажды геологи бурили скважину на Среднем Урале, и вдруг с глубины в 600 метров, из зоны, где расположены вкрапления платины и хромита, ударил мощный газовый фонтан. В составе газа оказалось большое количество водорода и метана, имеющего, как считают некоторые химики, органическое происхождение. И это в той зоне, которая была когда-то наиболее глубинной частью магматического очага, где были температуры, превышающие тысячу градусов!

Но, может быть, метан все-таки свойствен магматическим очагам? Ведь академик Вернадский еще в 1933 году высказывал мысль, что метан возникает и в зонах жизнедеятельности организмов и в ходе магматических процессов.

Очень многие закономерности в строении вулканических аппаратов и в ходе геологических процессов выявляются на специальных станциях, изучающих современные вулканы. Нужно быть сильным, мужественным и бесстрашным исследователем, чтобы заниматься этим сложным и опасным делом. Вот, например, двое работников Камчатской вулканологической станции — В. Ф. Попков и И. З. Иванов — получили задание измерить температуру лавового потока. Забросить термометр в лаву им не удалось, а задание выполнять надо. Они увидели среди раскаленной лавы огромную глыбу застывшей горной породы, плывущую на поверхности потока, как льдина по воде. Вулканологи вскочили на эту глыбу, продолбили ломом отверстие вглубь и опустили в него специальный термометр: он показал свыше 800 градусов. Соскочив с глыбы, исследователи возвратились на станцию и доложили о выполненном поручении!

Или вот другой случай, обычный, впрочем, в работе вулканологов. Одному из ученых, Генриху Штейнбергу — начальнику вулкано-физического отряда, было поручено провести исследование горных пород в самом кратере Авачинского вулкана на Камчатке и взять там образцы вулканических газов. Он опустился в кратер. Отложив в сторону рюкзак, стал он собирать образцы пород и брать пробу газа в специальные баллоны. Закончив работу, он заметил, что рюкзак, положенный на одну из глыб, прогорел. Штейнберг измерил температуру этой глыбы, оказалось, что она превышает 400 градусов!.. Вулканолог со своими сотрудниками пробыл в кратере Авачинского вулкана свыше двух с половиной часов. Они только тогда ушли, когда кислородные приборы стали пропускать вулканические газы.

Что же заставляет вулканологов забираться в самое пекло? Почему они, рискуя своей жизнью, так настойчиво добывают данные о температуре, давлении, составе газов и так далее?

Для того чтобы получить ответ на этот вопрос, заглянем в Москву, в район Душинской улицы. Там мы встретимся с чем-то похожим на вулканы. Да, да, в Москве, на Душинской улице, мы увидим расплавленную огненно-жидкую массу, но расплавленную искусственно, при температуре 1000–1200 градусов. Ученые-вулканологи подсказали, что лучше всего для этой цели взять основную породу — базальт. Здесь, на заводе каменного литья, научились расплавленный базальт выливать в формы и изготовлять из него трубы, плиты и многие другие предметы. Изделия из базальта кислотоупорны и жароупорны; на специальных заводах они заменяют металл. И конечно, все это практический результат научных работ вулканологов.

Другим практическим результатом является использование для промышленных целей вулканического тепла, «красного угля», как называют его энергетики. На горячих водяных парах, нагретых вблизи вулканических очагов, работают некоторые электростанции в Италии, в Новой Зеландии и в других районах планеты. В нашей стране тоже начали осваивать вулканическое тепло. Уже строится пробная станция на Камчатке, на очереди строительство многих новых других.

Но, конечно, закономерности, связанные с огненно-жидкими расплавами, больше всего интересуют вулканологов с точки зрения содержания и образования полезных ископаемых. Если вещество таинственной мантии Земли действительно является тем источником, из которого родились все полезные ископаемые, то вывод один: надо исследовать, надо добраться до него, чтобы слепо не идти на поводу молчаливой природы. И может быть, вулканы — это каналы, по которым вещество мантии вырывается на поверхность, пусть даже в измененном виде.

Изучая вулканы, мы получаем много бесспорных данных и об образовании магматических горных пород и о работе вулканических аппаратов.

Но как много нерешенных вопросов! Как много нужно трудиться, чтобы познать и глубину залегания очагов, питающих вулканы, и состав вещества мантии Земли, и связь углеводородов с магмой! А как рождается сама магма? Чтобы ответить на этот вопрос, пожалуй, надо сначала ознакомиться с историей великих разломов нашей планеты, потому что именно в местах таких разломов магма могла выходить на поверхность, оставляя свои следы.

Вулканологи говорят, что стоит измениться давлению — и на поверхность из зоны мантии, из-под земной коры начнет по разломам изливаться лава. Они утверждают, что вещество мантии, находящееся при высокой температуре, только потому является твердым, что там гигантское давление не позволяет ему превратиться в жидкость. Да, надо было поглубже заняться изучением разломов земной коры.