Глазами геолога

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 геологической истории порядком поистрепалась. Местами ее страницы «истлели» (выветрились) под действием воды, ветра, солнца, а то и уничтожены напрочь. Отдельные главы разорваны и перемяты могучими силами, постоянно тревожащими земную кору.

Попадая в глубины планеты, где властвуют огромные давления и температуры, осадочные слои плавятся. Они перерождаются в метаморфические и магматические породы. Из мантии Земли навстречу им поднимается глубинное вещество планеты и еще больше усложняет обстановку. Многие горные породы, на первый взгляд одинаковые, могут иметь разное происхождение.

Строители и мыслители

Мы сотворили Землю. Но после того как создали химические элементы, наштамповали их в большом количестве, зажгли Солнце и раскрутили Землю, делать нам стало нечего. Все пошло само собой: образовались минералы, горные породы, каменная, газовая и водная оболочки. Они обрели движение и жизнь.

Смастерить — это еще полдела. Каждый из нас умеет сложить бумажный самолетик. Но просто ли догадаться, как он держится в воздухе, почему летит и выписывает мертвую петлю? Трудно ли выдувать мыльные пузыри? А попробуйте объяснить, почему они не лопаются сразу? Почему одни пузыри очень яркие, радужные, а другие — нет; почему маленькие пузыри падают вниз, а большие поднимаются вверх…

Мы умеем использовать минералы и горные породы, создаем новые химические соединения и новые химические элементы, управляем движением электронов и даже вмешиваемся в жизнь атомных ядер. И все-таки постоянно тревожат нас вопросы, на которые мы толком не можем ответить.

Чтобы из простых частиц построить сложный атом химического элемента, требуется затратить гигантское количество энергии. Откуда она взялась? И почему на Земле образовалось сто химических элементов, а не одинаковые атомы одного элемента, скажем, самого «простого» — водорода?

Кристаллические породы.

Если предположить, что планеты рождены из раскаленного, насыщенного энергией солнечного вещества, то возникает вопрос — как образовалось Солнце?

Да и без удаления в далекие догеологические времена рождения планет и звезд нам в каждом атоме и минерале открывается бездна загадок. Даже крохотный электрон в одних опытах ведет себя как шарик, а в других — как некая туманность. Он может поглощать порции света или излучать их. И вообще, как доказано, если мы определяем одни свойства одного электрона, то другие свойства просто невозможно узнать.

А что находится между электроном и атомным ядром? Есть ли на свете абсолютно пустая пустота, где нет вообще ничего? Что заполняет нашу Вселенную и как этот заполнитель влияет на жизнь звезд, планет, живых существ? Чем заполнено пространство между частицами, слагающими атомное ядро? Между отдельными атомами? Да и сами элементарные частицы, слагающие атомы, все еще загадочны.

Известно, что если частица встречается с другой частицей, в точности похожей на нее, но имеющей противоположный заряд, то происходит взрыв. Вспыхивает свет. Обе частицы исчезают. Это называется аннигиляцией. А нет ли какой-нибудь «нигиляции», когда встречные пучки света рождают разные частицы?

На первый взгляд подобные вопросы не имеют отношения к геологии. Но мы, геологи, очень многое не понимаем в жизни минералов, горных пород и всей Земли именно потому, что не знаем толком строение и жизнь частиц, атомов, молекул, а также солнечных систем, галактик и разных излучений, пронизывающих все вокруг.

Вот почему, построив в своем воображении планету, не следует очень-то гордиться своим успехом. Даже если бы мы смогли узнать все, что известно всем геологам — а одному человеку этого узнать просто невозможно, — то и в таком случае Земля осталась бы для нас немногим более понятной, чем те планеты, которых еще не тронули наши руки или наши «умные» приборы.

Ну, а если речь идет не о всей планете, и не о тайнах атомов, и не о рождении солнц? Если нам хочется узнать всего лишь об одном каком-нибудь небольшом участке суши или моря?

Большинство геологов исследуют именно небольшие отдельные территории. Из года в год приезжают сюда экспедиции. Все минералы и горные породы, которые здесь встречаются, обнаружены и подробно изучены в лабораториях. Неужели этого недостаточно?

Да. Как ни удивительно, но до сих пор идут споры о геологическом строении любого мало-мальски сложного района. Впрочем, что тут странного? До тех пор пока ученые не будут путешествовать вдоль геологических осей так же уверенно, как по железнодорожным путям, пока мы не узнаем все особенности жизни Земли, нам не найти даже крохотного пятачка, который бы мы поняли полностью.