Текст книги "В поисках чуда (с илл.)"
Автор книги: Лев Бобров
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 25 страниц)
Видеть сквозь землю?
Именно геофизические приемы позволяют заглянуть на такую глубину, которая недосягаема для других способов. Наиболее важный из них – сейсмический. Его основоположник – академик Борис Борисович Голицын. Он не только создал теоретическую базу сейсмологии (от греческого слова, означающего «землетрясение»). Сконструированный им электродинамический сейсмограф гораздо более чутко, чем любой из прежних, механических, реагировал на малейшие содрогания почвы. Голицынское изобретение, вошедшее в исследовательскую практику в начале XX века, открыло перед геофизикой новые возможности, привело ко многим замечательным находкам.
В 1909 году серб Андрие Мохоровичич обнаружил, что колебания, вызванные землетрясением на Балканах, распространяются в веществе нашей планеты с неодинаковой скоростью. Было похоже, что они преломляются и отражаются на глубине в несколько десятков километров. Значит, ниже этого уровня вещество Земли имеет иные свойства, чем выше его?
Позднее другие исследователи подтвердили: да, подобные скачкообразные изменения наблюдаются повсеместно, а не только «под звездами балканскими».
Так в геофизический лексикон вошло понятие «граница Мохоровичича». Выше «раздела Мохо» (некоторую фамильярность такого терминологического варианта искупает его краткость) находится земная кора, а ниже расположен намного более мощный, толщиной около 3000 километров, сферический слой, названный мантией, – он окутывает собою ядро под стать яичному белку, охватывающему желток (кстати, такая аналогия дает некоторое представление об относительных размерах земной сердцевины и ее оболочки). В тех же масштабах кора оказалась бы гораздо тоньше скорлупы.
Сейсмограф стал эффективнейшим дальнобойным орудием в руках геофизиков. Именно он рассказал о том, что существует земное ядро и, более того, что в нем заключено второе, внутреннее; что мантия тоже неоднородна и разделена на слои (один из них назван именем Голицына). Что касается коры, то детальное изучение ее структуры оказалось возможным лишь после того, как родилось – опять-таки в нашей стране! – глубинное сейсмическое зондирование. Его методику разработал академик Г. А. Гамбурцев. Состоит она вот в чем.
Проводится взрыв, имитирующий землетрясение. Волны же, вызванные им, регистрируются не одиночными приборами, а целой их системой. В нее входят десятки чувствительнейших приемников, расположенных недалеко друг от друга; причем самописцы, соединенные с ними, вычерчивают каждый свою зигзагообразную линию не порознь, а на одной общей ленте – параллельными рядами. При такой «фронтальной инспекции» прослеживаются более тонкие особенности и различия в свойствах пластов. Случайные же отклонения – «шумы», которые на одиночной сейсмограмме легко посчитать за сигналы, несущие какой-то определенный смысл, – здесь, при сравнении с соседними кривыми, сразу же бросаются в глаза и никого уже не вводят в заблуждение. Точность измерений и их анализа возрастает. Гамбурцевский метод быстро завоевал мировую известность. А исследования, выполненные с его помощью у нас в Казахстане, Средней Азии, на Кавказе, на Дальнем Востоке, на Русской платформе, по словам В. В. Белоусова, «положили начало реальному пониманию глубинного строения земной коры».
Сейчас 60 процентов всего объема геофизических работ падает на долю сейсморазведки. Применяются главным образом две ее разновидности. Первая регистрирует волны, преломленные в слоистой неоднородной среде; другая – отраженные, отхлынувшие от каждой границы раздела (они зачастую слабее, тем не менее четко прорисовывают разрез участка, «прощупываемого» искусственным землетрясением). Основным является скорее второй вариант. Патент на него – на «способ акустического исследования земных напластований путем звуковых отражений» – получен еще в 1923 году советским ученым В. С. Воюцким. Правда, в то время американцы, как недавно выяснилось, тоже приступили к аналогичным полевым экспериментам со взрывами, но они прослушивали не отраженные, а преломленные колебания. Фирмы соблюдали строжайшую конспирацию, стремясь не выдать своего секрета. Между тем в далекой России уже овладевали другим, весьма эффективным приемом.
В 1962 году сейсморазведку применяли у нас 850 из 1200 геологических партий, занятых поисками нефти и газа. Сегодня в стране вместе с сейсмографами насчитывается 15 тысяч всевозможных геофизических приборов.
Геофизика располагает и многими иными методами, но все они косвенные. А хотелось бы непосредственно увидеть, потрогать, что ли, проанализировать само глубинное вещество, извлеченное с разных горизонтов, особенно из-под уровня Мохо.
Впрочем, постойте-ка… Разве вулканический прах, захоронивший Помпею, не дает представления о том, чем «вымощен ад»? Разве величественный султан Везувия не «исчадие ада», которое легко подвергнуть лабораторной экспертизе? Эти выбросы, пройдя через горнило физико-химических превращений, становятся уже далеко не теми, какими они были там, внизу, в раскаленном чреве горы.
Реки лавы, вытекающие из вулканических жерл, вроде бы наталкивают на мысль, что Материки, как и океанические котловины, подобны плотам, плавающим на море расплавленной магмы. Ведь там, откуда изрыгаются огненные потоки, сущее «адское пекло»: верхняя часть мантии раскалена до 1000–1500 градусов, а нижняя, на границе с ядром, – до 3000–4000! При такой температуре силикатные породы, из которых, по-видимому, сложена оболочка, должны перейти в жидкое, легко подвижное, текучее состояние. Однако сейсмологи готовы засвидетельствовать хоть под присягой: «расплав» тверже камня! По жесткости он не уступит лучшей булатной стали.
Быть может, вещество, стиснутое давлением в тысячи и миллионы атмосфер, господствующим там, приобретает какие-то необычные пластические свойства? На сей счет имеется немало мнений и сомнений. А ведь именно там, в подкоровой зоне, идет борьба титанических сил, способных в мгновение ока превратить покой мирного селения в кошмар Помпеи или Анкориджа…
Не меньше загадок хранит в себе ядро нашей планеты. Какое оно? Жидкое или твердое? Железо – никелевое или иное? Не исключено, что само понятие химического элемента в условиях чудовищного сжатия не поддается традиционной трактовке. По гипотезе члена-корреспондента АН СССР А. Ф. Капустинского, в сильно сдавленных атомах электронные облака деформируются, вырождаются, искажая первозданную картину, соответствующую менделеевской таблице. Да что ядро? Даже кора – во всяком случае, ее нижние ярусы – все еще окутана тайной.
Где же он, Геркулес, который сразился бы с Плутоном?
Шесть шагов в царство Плутона
В 1960 году президент Международного геодезического и геофизического союза В. В. Белоусов на конференции в Хельсинки выдвинул на обсуждение комплексную исследовательскую программу, рассчитанную на сотрудничество многих стран, – «Верхняя мантия и ее влияние на развитие земной коры». В осуществлении глобального проекта участвуют СССР, ГДР, Чехословакия, США, Япония – всего свыше 60 государств.
25 августа 1961 года на расширенном заседании коллегии Министерства геологии и охраны недр СССР были рассмотрены предложения ученых о закладке пяти уникальных, беспрецедентных в мировой практике буровых скважин, глубиной до 15 километров каждая. Вот уж буквально семимильные шаги в царство Плутона! Пункты выбраны – в Карелии, Азербайджане, северном Прикаспии, на Урале, на Курилах – с таким расчетом, чтобы по пяти характерным разрезам получить наиболее полную информацию о составе и структуре всей земной коры.
Наружная пленка планеты, облекающая мантию, выглядит как слоеный пирог. Снизу – плотный базальтовый ковер. На нем покоится толща более легких гранитов и им подобных образований. А она, в свою очередь, прикрыта сверху рыхлым чехлом осадочных пород – глин, песчаников, известняков, сланцев. Правда, профиль такого «наполеона» не везде трехступенчатый. Граниты, гнейсы и их сородичи, составляющие от половины до трех четвертей континентальных массивов, кое-где (в Карелии, например) выглядывают прямо на поверхность через обширные прорехи в мягком покрове; зато под океаном они отсутствуют вообще: дно там повсюду двойное (осадки и под ними базальт), а не тройное.
Осадочный пласт напоминает губку, насыщенную земными дарами. В том месте, где он особенно мощен, его и пронижет насквозь одна из скважин.
Геологи смогут разведать новые, пока еще недоступные скопления нефти, установить нижние пределы их распространения, выяснить, как образуется жидкое топливо: из минеральных ли веществ – карбидов, воды (точка зрения Д. И. Менделеева) или же из органических остатков (гипотеза М, В. Ломоносова).
Другой бур просверлит карельские граниты – древнейшие в нашей стране, принесет новые сведения об их образовании и эволюции, об их физико-химическом перерождении в гнейсы и, наоборот, о гранитизации различных пород, не исключая осадочных.
«Проблема гранитизации, – считал член-корреспондент АН СССР А. А. Сауков, – одна из наиболее интересных и практически важных в геологии; в последние годы она особенно усиленно обсуждается.
Ведь с гранитом связаны своим происхождением многие ценные полезные ископаемые, в том числе драгоценные камни – изумруды, сапфиры и другие; слюды, керамическое сырье, олово, вольфрам, молибден и так далее».
Третий бур пронзит дряхлый Уральский кряж до самых его корней, поведает еще неслыханные сказы о его богатейших «малахитовых шкатулках», о кладовых, опекаемых бажовской Хозяйкой Медной горы.
Короче говоря, у каждого из пяти маршрутов своя программа – неповторимая, одинаково обширная и захватывающая. Но, пожалуй, особенно интересна она у броска к таинственной мантии. На берегу моря базальтовая подстилка расположена гораздо ближе к дневной поверхности, нежели в иных точках суши; в нее-то и вгрызается бурильное долото своими алмазными челюстями, шаг за шагом подбираясь к рубежу Мохо. Достигнет ли оно заветного Рубикона? Успех зависит главным образом от того, насколько велико расстояние до «финишной ленточки», а оно вполне может оказаться чересчур большим. Между тем каждый лишний километр дается с боем. Нелегко пробиваться через крепчайшие скальные баррикады.
Царство Плутона стерегут надежные Церберы: давления в сотни и тысячи атмосфер, температуры в сотни градусов – в таких условиях даже почвенная влага, очутись она в скважине, моментально обратится в пар, взорвавшись, будто бомба.
Разумеется, советская техника не раз справлялась с ответственнейшими задачами. Наши машины заслужили добрую славу во всем мире (не далее как в 1956 году США и ФРГ закупили советские патенты на конструкции турбобуров). Но сейчас предстоит преодолеть трудности особого рода. Обычная буровая колонна, свинченная из сотен труб одинакового диаметра, даже если она изготовлена из лучшей стали, при длине свыше 10 километров лопнет, не выдержав собственного веса. Если же верхние цилиндрические звенья сделать толще нижних, то установка выдюжит, однако она будет настолько тяжелой, что для нее придется придумывать особые подъемники.
Можно, правда, использовать трубы из титана. При той же прочности они гораздо легче стальных. Мало того: с их помощью удалось бы добраться до большей глубины – в целых восемнадцать километров! Увы, металл этот пока еще дороговат. Нужны новые материалы, новые конструкции, новые технологические приемы.
Проблема грандиозна – под стать запуску космических зондов. Ею заняты у нас десятки научных учреждений.
Океаническая кора намного, местами чуть ли не в десять раз, тоньше, чем материковая, и в отдельных районах имеет пятикилометровую толщину – всего-навсего. Правда, до самого дна еще несколько километров воды, но ведь Нептуново царство в отличие от Плутонова не оказывает никакого сопротивления породоразрушающему инструменту!
Именно такой вариант прорыва к границе Мохо предпочли ученые США. Они превратили бывшую военную баржу в специальную плавучую платформу «Кусе I», смонтировав на ней буровой агрегат. Вскоре они сумели проделать в мягких донных отложениях вертикальную дырку глубиной около 200 метров, дойти до базальтовой подстилки и даже высверлить из нее керн – столбик породы. Один из образцов, добытых в апреле 1961 года у западного побережья Мексики, прислан в Академию наук СССР.
Пробные вылазки «Кусса I» рассматривались поначалу как генеральная репетиция перед скорой премьерой – после них намечалось сконструировать усовершенствованное судно «Кусе II» с мощным, высокоскоростным турбобуром, которому по зубам неподатливый, даром что последний, заслон на пути к мантии, к такой, казалось бы, близкой – рукой подать!
Но в 1966 году американские журналы сообщили, что из-за технических трудностей осуществление проекта «Мохол» (гибрид имени Мохоровичича и английского слова «хол» – «скважина») откладывается на неопределенный срок. Если же конечная цель и будет со временем достигнута, то результаты этой сверхтрудной затеи ответят лишь на часть вопросов: ведь океаническое ложе лишено гранитного массива!
Проходку всех слоев обеспечит именно континентальное бурение.
Американская программа, бесспорно, по-своему интересна, но только в сочетании с советской она сможет нарисовать наиболее полную картину.
Одна из проблем, стоящих перед «Мохолом», – выбрать самую мелкую, самую тихую «заводь», где базальтовая перегородка была бы к тому же самой тонкой. А как сыскать ее на бескрайней шири Тихого океана, которую облюбовали американцы для своих экспериментов?
«Дно морей земных мы знаем хуже, чем поверхность лунных» – эту крылатую фразу, сказанную пятнадцать лет назад Ф. Шепардом в книге «Геология моря», недавно повторил в Москве на II Международном океанографическом конгрессе участник экспедиции «Кусса I» доктор Роджер Ревелл, директор Океанографического института Скриппса (США).
«Дно океана становится видимым», – заявил в 1966 году академик Д. И. Щербаков корреспонденту советского популярного журнала «Наука и жизнь».
Дмитрий Иванович говорил о совершенно новой, первой в мире карте, изображающей рельеф тихоокеанского ложа, которая составлена у нас, в Институте океанологии АН СССР, коллективом молодых ученых во главе с геологом Глебом Борисовичем Удинцевым.
Садко в гостях у Нептуна
Даже при беглом взгляде на обычную физическую карту сразу же бросается в глаза контраст в изображении суши и моря.
Голубые пятна огромных, чуть ли не с Европу, акваторий изрезаны отнюдь не по-европейски: они уныло однородны, будто изображают не дно с его вычурным рельефом, а гладкую крышку стола! Да и окантовывающие их тонкие линии, проходящие по отметкам одинаковых глубин, – изобаты менее узорчаты, примитивней по конфигурации, нежели аналогичные горизонтали (изогипсы), которыми соединяются пункты равных высот на континентах и островах.
Простота эта, несомненно, иллюзорная. Она не соответствует реальной, куда более сложной действительности. Оно и понятно: «геодезическая съемка» местности, скрытой под толщей воды, ведется вслепую, с помощью эхолотов, причем не где и когда угодно, а лишь вдоль корабельных трасс, к тому же специальными экспедициями. Там же, где нет промеров, пробелы восполняются путем геометрической интерполяции: по нескольким редким точкам проводят плавную непрерывную кривую, догадываясь иной раз, как она должна идти в промежутках. Такой подход к построению карт основан на допущении: поверхность дна между отдельными ее отметками изменяется равномерно. Однако недавние исследования опровергли это широко распространенное мнение. О том, что оно ложно, еще раньше знал и говорил контр-адмирал советского флота профессор В. А. Снежинский.
Он убеждал в необходимости использовать дополнительную информацию – геологическую, геофизическую, океанографическую. Идеи Снежинского нашли свое блистательное развитие и воплощение в работах Г. Б. Удинцева и его группы.
С почти фанатичной тщательностью эти люди годами собирали по крупицам материалы всех отечественных и зарубежных экспедиций за последние сто лет, изучили сотни эхограмм, донных профилей, содержащих миллионы, десятки миллионов глубиномерных отметок. Самые достоверные из них густой россыпью крапинок нанесены на акваторию Тихого океана. Уже один этот титанический труд, сконденсировавший разрозненные сведения, принес бы свои плоды, уточнив и дополнив каталог знаний о крупнейшем водохранилище нашей планеты. Но главная заслуга авторов в другом – в качественно иной интерпретации их замечательной «коллекции». Они не ограничились данными эхолотного зондирования, достаточными для геометрической интерполяции; они привлекли всю сумму современных представлений о строении земной коры, прежде всего океанического ложа и примыкающей береговой каймы, о свойствах осадочных пород, о процессах в недрах дна, о различных тектонических явлениях в морских пучинах.
Специальные многомесячные рейсы «Витязя», «Оби», других судов выявили типичность отдельных районов огромного бассейна, которые при всем их своеобразии можно было бы принять за эталон при геоморфологической интерполяции. Уникальная аппаратура, сконструированная сотрудником того же института, Н. Л. Зенкевичем, для съемок в условиях «вечной ночи», на многочисленных портретах запечатлела земной лик, искони прятавшийся под волнами, и помогла ученым как бы прозреть, увидеть, наконец, то, что скрывается за невыразительной аквамариновой пеленой географических атласов.
Анализ этих разносторонних характеристик во всей их совокупности позволил надежно определить наиболее вероятное направление хода и очертание изобат; не механически, по лекалу, а со знанием деталей заполнить «вакуум неизвестности». Подводный ландшафт действительно оказался не менее сложным, чем «сухопутный».
«Это самая лучшая и исключительно полезная карта, и я постараюсь сделать ее доступной для всех заинтересованных в ней ученых» – такой отзыв поступил из-за рубежа от Дж. Ходжсона, возглавляющего ассоциацию сейсмологии Международного геодезического и геофизического союза.
Профессор морской геологии Скриппсовского океанографического института Р. Фишер заявил: «Это подлинный вклад в развитие исследований Тихого океана и дружеский шаг со стороны советских ученых, сделавших свои результаты общим достоянием».
Вот те, кому адресованы многочисленные восторженные отклики специалистов: Г. Б. Удинцев, В. Ф. Канаев, Н. Л. Зенкевич, Л. Я. Буданова, Н. А. Марова, Г. В. Агапова, Л. К. Затонский (Институт океанологии АН СССР). А недавно советскими учеными созданы карты дна Атлантического и Индийского океанов.
На страницах популярных журналов уже запестрело удивительное зрелище обнаженной планеты. Как будто сказочный исполин сбросил с нее жидкий балахон. И сразу же изумленному читательскому взору представилась фантастическая картина, не менее впечатляющая, чем лунный глобус. Вместо зеркальной глади – недвижная зыбь холмистых равнин. Глубокие шрамы крутостенных ущелий – «желобов», их всего тридцать, из них три впервые открыты нашими учеными. Как на ладони, видна горная цепь с шипами пиков, опоясывающая Землю через все ее акватории (в «сухом варианте» они превратились в территории) и по протяженности (60 тысяч километров!) затыкающая «за этот пояс» Анды с Кордильерами и Гималаи с Тянь-Шанем в придачу. Вот и хребет Ломоносова, идущий через Северный полюс и связывающий Азию с Америкой, рядом хребет Менделеева – крупнейшие географические открытия XX века, сделанные советскими учеными. А здесь, на Гавайских островах, где американцы планируют осуществить проект «Мохол», расположен грандиознейший скальный конус, который посрамит даже Чомолунгму (Эверест)!
Да, потухший вулкан Мауна-Кеа, едва выставляющий свое остроконечное темя над «мокрой» планетой, теперь, если считать от подошвы до «шапки», почти на целый километр выше, чем поставленный с ним «на одну доску» самый долговязый конек «крыши мира» – Гималаев…
Впрочем, не будем лишать планету круто посоленного «бульона», которому мы, люди, как и прочие живые создания, обязаны своим появлением на свет и который кормит нас, поит, хотя иногда, разволновавшись, и сам заглатывает кое-кого из представителей сухопутной фауны.
Шутки шутками, а океан не только отгораживает человека от своего дна, откуда всего шаг до мантии и где у самой поверхности немало полезных ископаемых; он связывает континенты; он становится уже сегодня и в еще большей степени будет завтра источником пищи, пресной воды, промышленного и энергетического сырья.
В 1964 году Ленинской премией отмечена книга В. П. Зенковича «Основы учения о развитии морских берегов», о которой один берлинский, журнал отозвался так: «Исходя из принципиально новой постановки вопроса, на основе громадного материала наблюдений Зенкович создал гармоническую теорию…
Требовалась незаурядная энергия и творческая смелость, чтобы преодолеть мертвую точку, на которой застыли исследования берегов после выхода в свет монографии Джонсона (имеется в виду труд американца Д. Джонсона „Береговые процессы“), пересмотреть устаревшие взгляды, внедрить новую методику и технику, дать решение проблем, которые еще недавно не были даже сформулированы…»
Именно у нас впервые составлены карты количественного распределения жизни не только в отечественных морях, но также в водах Антарктики, Тихого и Индийского океанов. «Наиболее блестящая страница нашей океанологии». – так охарактеризовал эти исследования А. П. Виноградов, академик-секретарь отделения наук о Земле.
Французский океанографический институт свою высшую награду – медаль Альберта Монакского – присудил члену-корреспонденту АН СССР Л. А. Зенкевичу (труд того же автора «Биология морей СССР» удостоен Ленинской премии). Таких примеров можно привести немало. Но и сказанного достаточно, чтобы получить некоторое представление о том, в каких масштабах изучают наши исследователи голубую целину – богатейший, перспективнейший край!
И в освоении этих ресурсов, в борьбе с непокорной стихией, как и в дальнейших бросках к разделу Мохо, сыграют далеко не последнюю роль советские карты подводного царства. «Они помогут геологам открывать залежи полезных ископаемых, – говорил академик Д. И. Щербаков, – а мореплавателям… более точно и просто определять свое местонахождение в открытом океане, рыбакам находить скопления донных рыб (определенные породы рыб, как правило, придерживаются определенных форм рельефа).
Благодаря новым картам мы делаем важный шаг к началу решения эпохальной научной задачи – проникновению в „антикосмос“ – глубинные слои нашей планеты, поскольку становятся видимыми ближайшие пути к лежащей под земной корой таинственной верхней мантии».
Недавно флагман нашей океанографической армады «Витязь» в осуществление «Проекта верхней мантии» обследовал подводный Срединно-Индоокеанский хребет. И обнаружил на стенках его ущелий обнажения ультраосновных пород – тех самых, из которых сложена загадочная твердь по ту сторону разрыва Мохо! Образцы, извлеченные «Витязем», подверглись анализу. Да, они оказались эмигрантами из подкорковой зоны. Исторгнутые оттуда, они внедрились в вышележащий пласт и даже выглянули кое-где наружу.
Однако, испытывая многолетнее воздействие новой окружающей среды, они, видимо, претерпели радикальные физико-химические изменения. Можно ли этих «отщепенцев» признать «полномочными представителями» того удивительного, еще никем не виданного вещества? Или же они переродились, утратили его характерные черты? Ответ принесет сверхглубинное бурение. Оно позволит заполнить «немую карту» – анатомическую схему земной коры и верхней мантии, нарисованную сейсмологами, внести в нее, пока еще «бесплотную», точные сведения о минеральном составе слоев.
