Текст книги "Я познаю мир. Сокровища Земли"

Автор книги: М. Голицын

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 16 страниц)

Что находится в центре Земли?

Ни один ученый, ни один специальный прибор не может добраться до центра Земли. Но все же люди узнали, что находится в сердце нашей планеты. Как?

Прежде всего человечество стало накапливать знания о строении земного шара, изучая вулканические извержения. Из земных недр вырывается горячий газ, выбрасываются расплавленные камни. Так исследователи догадались, что температура в центре Земли очень высокая. Другой способ узнать, каковы «внутренности» Земли, – изучение землетрясений. Картина сейсмических волн, колеблющих нашу планету, – эдакий гигантский рентгеновский снимок земного шара.

Землетрясение можно сравнить с камнем, брошенным в воду. Круги на воде напоминают сейсмические волны, разбегающиеся от центра во всех направлениях. Но Земля не состоит из одних и тех же веществ, как вода Наталкиваясь на различные по твердости образования, такие волны могут менять направление. С помощью очень чувствительных приборов ученые исследуют сейсмические волны и именно так узнают о строении глубинных недр Земли

Ученые заметили: где-то на глубине 2800 км волны двигаются совсем не так, как на небольшом расстоянии от земной поверхности. Одни сейсмические волны резко меняют направление своего движения, другие – неожиданно исчезают.

Сейсмические волны регистрируются сейсмическими станциями, расположенными вокруг эпицентра (очага) землетрясения. Интересно то, что сейсмические волны отмечаются сотрудниками станций не всегда в одно и то же время. Частично это объясняется тем, что состав породы, который колеблют волны, неодинаков. Вот почему, изучая поведение сейсмических волн, можно познакомиться и со строением земного шара.

Итак, из чего же состоит наша планета? Самый верхний слой, земная Кора (литосфера), образован из твердой породы. Толщина земной коры не везде одинакова. Под континентами она достигает 60-70 км, а под океанами – 5 км.

Под земной корой расположена мантия, она тоже состоит из твердой породы. Толщина мантии примерно 2900 км.

В центре находится ядро Земли. Снаружи оно состоит, вероятно, из расплавленных веществ, в основном железа и никеля, А внутреннее ядро – это затвердевший сплав металлов.

Как создавалась геологическая история Земли?

Ученые-геологи тысячу раз ставили перед собой один из важнейших вопросов. «Где и как рождаются полезные ископаемые?» Оказалось, что ответов на этот вопрос много. Полезные ископаемые зарождались в океанах и морях, в недрах Земли, вулканических очагах, озерах и реках. Даже в толще ледников.

Ученых, и не только геологов, всегда интересовали такие вопросы: «Какой была жизнь на Земле до появления на ней человека? Какие животные и растения населяли нашу планету? Что творилось на суше, в воде, в глубинах Земли?»

Восстанавливая древнюю жизнь Земли, мы не можем быть полностью уверены в том, что картина, которую мы себе представляем, достоверна. Но все же лучше двигаться вперед, изучать и предполагать, выстраивать гипотезы, чем спокойно сидеть сложа руки.

Ученым удалось узнать, что земная кора состоит из множества слоев. Самые глубокие из них образовались в далеком прошлом, затем на них накладывались более поздние наслоения. Этот процесс происходил под влиянием ветра и воды озер, рек, морей, океанов.

Исследователям удалось собрать из различных слоев земной коры многочисленные образцы окаменевших останков живых организмов, классифицировать их и в результате восстановить историю развития животного, растительного мира Земли и конечно же геологическую историю нашей планеты.

Сегодня уже можно дать основательный ответ на вопрос о происхождении и формировании угольных залежей, горючих сланцев, нефтегазоносных бассейнов, меловых отложений и других полезных ископаемых, образование которых происходило при том или ином участии живых организмов.

Перемещения земной коры приводили и приводят к тому, что положения слоев Земли меняются. Часто ученым мешает эрозия, в результате которой ископаемые останки вымываются из земли и разрушаются.

Изучение ископаемых проливает обильный свет на условия образования осадков, в которых погребены эти ископаемые. Например, по присутствию пресноводных моллюсков можно определить, что осадки отложились в пресноводном бассейне; морские виды говорят о солености воды, близкой к океанической. Остатки растений указывают на определенные климатические условия. Так, обнаружив в третичных отложениях Гренландии и севера Якутии некоторые остатки двудольных растений, характерных для теплого климата, ученые узнали, что в этих районах был когда-то сравнительно мягкий климат.

Геологическое прошлое

Каждый геолог и просто любознательный человек, интересующийся происхождением сокровищ Земли, должен стремиться познать геологическое прошлое. Он должен представлять, как перерождался органический мир, как менялась неорганическая природа.

Кто-то скажет: «Чего там изучать? Следи за современными геологическими событиями и сразу поймешь* как жила Земля много-много тысячелетий, миллионов лет назад. Ведь все повторяется».

Оказывается, не все. И будет ошибкой утверждать, что настоящее есть единственный ключ к пониманию прошлого.

Лик Земли постоянно меняется: так было миллиарды, миллионы, тысячелетия и сотни лет назад. Так будет всегда, пока существует планета Земля. Поэтому нельзя утверждать, что геологические процессы прошлого происходили так же, как сегодняшние. Некоторые же процессы вообще не повторяются в истории Земли. К тому же и состав атмосферы и гидросферы в древнейшие геологические эпохи был иным, чем сейчас. Например, количество углекислого газа в атмосфере в отдельные периоды, вероятно, возрастало, а кислорода, напротив, уменьшалось; океан был менее соленым. Все это влияло на геологические процессы далекого прошлого.

Геологические процессы необратимы, и чем древнее эпоха, тем больше она отличается от современной.

Геохронологическая шкала

Длительность (возраст от начала эры), миллионы лет	Название эры
Кайнозойская	67
Мезозойская	173
Палеозойская	330
Протерозойская	около 1000
Архейская	около 3000

Современная геология исчисляет срок существования нашей планеты 5-6 млрд лет, а срок жизни на ней – более 2 млрд лет. Всю историю Земли ученые поделили на пять больших отрезков времени – эр. Их порядок и длительность можно увидеть в вышеприведенной таблице (геохронологической шкале).

Таким образом, если бы мы захотели оставить послание своим далеким потомкам, то должны были бы сообщить, что живем в кайнозойской эре.

Начало начал

Архейская эра – древнейшая, эра начала (зарождения) жизни. По-гречески слово «начало» переводится как «архе».

Ученые считают, что архейская эра длилась более 2 млрд лет.

Земная кора в ту пору была неустойчивой. Все время по громадным расколам из глубин планеты наружу выливалась расплавленная магматическая масса. Земля представляла собой гигантский кипящий, грохочущий котел. Но постепенно котел этот остывал, неустойчивая, подвижная земная кора твердела.

Древнейшие породы архейской эры, изученные учеными, состоят из различных кристаллических сланцев, гранитов, кварцитов, мраморов. Достоверных останков живых организмов этой эры не найдено. Но в древнейших породах есть мрамор, углерод в виде графита, значит, в самом конце архейской эры уже зародилась жизнь. И на Земле, видимо, существовали бактерии, простейшие растения, морские водоросли.

Первичная, простейшая жизнь

По-гречески «протерос» означает «первый», «зоэ» – «жизнь». Вот почему, судя по названию, мы можем догадаться, что протерозойская эра – это эра первичной, простейшей жизни. Продолжительность ее была около 1 млрд лет.

Если бы мы попали в те времена на Землю, нас поразили бы сотни и тысячи извергающихся вулканов, тучи пепла, заслоняющие солнце, морские волны, проходящие с одного конца света на другой, непрекращающиеся грозы, блеск молний, грохот грома, безжизненная суша без единой травинки.

Планета Земля грохотала, земная кора продолжала двигаться. Но в конце этого древнейшего времени земная кора расчленилась на жесткие, малоподвижные участки. Их называют платформами, или плитами. А те, которые продолжали двигаться, носят название геосинклиналей. Древними платформами в нашей стране являются Восточно-Европейская (Русская) и Сибирская.

В протерозойскую эру земной океан буквально кишел простейшими живыми организмами. В основном это были различные водоросли, бактерии, кремниевые губки, древнейшие ракообразные. Все они не имели твердого скелета.

Обычно архейскую и протерозойскую эры объединяют, называя этот долгий период в истории нашей планеты докембрием. Геологи обнаружили в докембрийских отложениях богатые рудные полезные ископаемые. Это, например, залежи железных руд (Кривой Рог, Курско-Белгородский железорудный пояс); урановые и оловянная руды, золото, серебро, свинец, цинк, никель, медь, платина. Именно в те древнейшие времена родились месторождения слюды (мусковита), полевого шпата, марганца.

Но что интересно: в докембрии нет ни угленосных, ни соленосных отложений. Почему? Потому что не появились еще растения, а вода в океане была пресной или кисловатой.

Добро пожаловать, черви, рыбы и растения!

Следующий этап жизни на нашей планете – палеозойская эра. Это эра древней жизни. Длилась она более 300 млн лет. В это время Землю заселили беспозвоночные (различные моллюски, ракообразные, черви), появились первые позвоночные (рыбы). Растения окончательно завоевали сушу. Появились первые хвойные и цикадофиты.

Земля все еще громыхала, земная кора продолжала свое формирование. Были в эту эпоху и грандиозные времена покоя, например кембрийский, ордовикский периоды.

Замечательным временем в палеозое был каменноугольный период, длившийся 55-75 млн лет. В это время суша Земли покрылась пышной растительностью, из которой в конце концов образовались толщи каменного угля.

Растительный мир стал разнообразным. На Земле царствовал влажный, теплый климат. Многочисленные споровые растения – гигантские папоротники, огромные лепидодендроны, сигиллярии (плауны), каламиты (хвощи) – высотой до 40 метров произрастали по берегам морей, озер, рек. В лесах жили членистоногие насекомые – тараканы, стрекозы, паукообразные. Между прочим, потомки древнейших тараканов дожили на наших кухнях до сегодняшнего дня и не собираются завтра вымирать, как некогда динозавры и мамонты.

В конце каменноугольного периода появились позвоночные. Это были пресмыкающиеся (рептилии). Они уже не метали икру в воде, а откладывали яйца на суше. Рептилии имели холодную кровь и могли жить только в теплом климате.

Каждый из периодов палеозоя сформировал и подарил Земле свои сокровища – полезные ископаемые. Каменноугольный период – это колыбель отличных по качеству известняков, огнеупорных глин, Это мощные залежи угля, нефти, газа. А также месторождения золота, свинца, цинка, серебра, меди, кобальта, ртути.

Времена ящеров

Эра так называемой средней жизни – мезозойская. Длилась она около 170 млн лет. Это время господства пресмыкающихся (наземных позвоночных, рептилий, в частности ящеров), а также время появления первых птиц и млекопитающих.

Во времена мезозойской эры на Земле появились теплокровные млекопитающие, к классу которых относятся многие современные животные, в том числе и человек.

Первые млекопитающие были небольшой величины (примерно с крысу) и жили на деревьях.

Животный мир планеты обогатился первыми крокодилами, ящерицами, динозаврами.

В море появились многочисленные представители корненожек (глобигерины). Из микроскопических раковинок слагались огромные толщи мела.

Но постепенно все рептилии, зубастые птицы вымерли. Пальму первенства взяли млекопитающие. Эти группы животных совершенствовались и прекрасно приспособились к жизни на суше. Они рождали живых детенышей, вскармливали их молоком, а не откладывали яйца.

В конце мезозойской эры появилась группа маленьких животных, питавшихся насекомыми и живших на деревьях. Размерами эти животные напоминали современную нам белку. Именно в среде этих животных медленно, сложно, в течение долгих миллионов лет появились обезьяны, а затем и обезьянолюди. И наконец, человек.

Мезозойская эра подарила Земле разнообразные известняки, мел, пески, песчаники, угли, железные руды, нефть, газ и многие другие полезные ископаемые.

Карпинский-Пятый

Когда Александр Петрович Карпинский не находился в экспедиции, он вел спокойную, размеренную жизнь столичного профессора. У него был уютный дом, любящая жена, по воскресеньям он принимал гостей: родных, друзей, актеров. Из квартиры Карпинского неслись звуки фортепиано, слышалась оживленная речь. И вряд ли прохожие могли предположить, что здесь живет классик геологии.

Александр Петрович Карпинский (1847-1936) – совершенно замечательная фигура в геологии.

Отец его был начальником горных заводов на Урале. Разговоры о полезных ископаемых, о богатствах Уральских гор пропитывали всю атмосферу в доме Карпинских. Поэтому мальчик с самого рождения был воспитан в духе любви и уважения к сокровищам Земли.

Детство Александра Петровича шло счастливо, но лишь до того дня, как его отец умер в одночасье от разрыва сердца.

Пришлось одиннадцатилетнему мальчику следом за братьями ехать в Петербург, в Горный кадетский корпус, куда детей горных инженеров принимали бесплатно и содержали за казенный счет. Из семьи Карпинских Саша Карпинский был в Горном кадетском корпусе пятым, поэтому и получил среди сверстников прозвище Карпинский-Пятый.

У Александра Петровича Карпинского был настоящий характер ученого: упорство, стремление к завершению всего начатого, внутренняя ответственность за дело и скромность. Академик Иван Михайлович Губкин (1871—1939), основатель нефтяной геологии России, писал: «Характерно, что во всем его литературном наследстве совершенно отсутствует в изложении местоимение я».

Научная деятельность Карпинского отличалась разносторонностью интересов. Он проводил исследования в Оренбургской, Волынской губерниях, на Алтае, в степях Киргизии, на Урале, в Донецком бассейне. Принимал активное участие в составлении геологической карты России.

Одним из первых Карпинский стал пользоваться микроскопом при изучении горных пород.

Общегеологические работы ученого, в частности его геологические и палеогеографические карты, послужили основой для прогнозов по поиску полезных ископаемых. За совокупность работ Александру Петровичу

Карпинскому были присуждены Константиновская медаль Русского географического общества и премия имени Кювье Академии наук Франции. Начиная с 1881 года Карпинский был постоянным представителем русской геологической науки на международных конгрессах. У себя дома, в России, он вел огромную общественную работу.

Карпинский был всегда легок на подъем. Сколько он исходил дорог! Когда ученому исполнилось 73 года и он был первым президентом Академии наук СССР, он отправился в экспедицию на Кольский полуостров. А в 85 лет Карпинский приехал в родной Екатеринбург и в свободные минуты бродил по знакомым улицам, вспоминая прошлое.

«Тот, кто не может мириться с неудобствами, вообще не должен быть геологом», – говорил Александр Петрович.

В честь Карпинского названы заливы на Новой Земле и Таймыре, мыс на острове Мак-Клинтока (Земля Франца-Иосифа), река и гора на Таймыре, ледник на острове Октябрьской Революции (Северная Земля), город на Урале, вулкан на острове Парамушир (Курильские острова), гора на Северном Урале...

Карпинский-Пятый 70 лет работал геологом, 50 лет носил звание академика, 20 лет был президентом Академии наук. А прожил он почти 90 лет. Может быть, такие силы и завидное долголетие ему таинственным образом давала Земля, которую он искренне любил и которой так верно служил?

Да здравствует человек!

В ходе длительной эволюции на Земле зашумели современные нам растения, появились знакомые всем животные и произошло событие величайшей важности – возник человек. Он выделился из животного мира. Случилось это в кайнозойскую эру – эру новой жизни.

Кайнозойскую эру делят на два неравных периода: третичный, длившийся около 66 млн лет, и четвертичный, начавшийся около 2 млн лет и продолжающийся ныне.

Третичный период был одной из наиболее важных эпох угле– и нефтеобразования в истории Земли. Наша планета «приобрела» в это время огромные запасы бурых углей, марганцевые руды, бурые железняки, нефть. В это время менялся рельеф и состав пород Земли. Растительность планеты сильно изменилась. Все отчетливее выделялись ботанико-географические зоны и подзоны: степи, пустыни, широколиственные леса, тайга, тундра.

К концу третичного периода почти на всей территории нынешней Украины обитали носороги, слоны, антилопы, жирафы, страусы, бобры. А из растений царствовали ольха, ива, тополь, вяз. По-видимому, климат был теплее современного.

Далее последовали времена, когда черноморские воды отделились от каспийских, и с тех пор возникла поверхность нынешних украинских степей. Но одесский известняк, переполненный останками моллюсков, как бы напоминает нам, что давным-давно здесь шумело море.

Известняк этот служит главным строительным материалом в Одессе. Им успешно пейтрализуют кислые почвы. А знаменитые одесские катакомбы – подземные карьеры этих пород.

Кто создал первый русский учебник геологии?

Люди не могут жить без того, чтобы не гордиться успехами своих соотечественников. Потому что их достижения заставляют и тебя искать, бороться, много работать и хоть чем-то чуть-чуть походить на великих. Француз сияет от счастья, рассказывая, что именно Жорж Кювье (1769-1832) систематизировал всех существующих и вымерших животных Земли. Немец страшно доволен, что знаменитый естествоиспытатель и путешественник Александр Гумбольдт (1769-1859) объездил полмира и описал природу разных стран, создал научные основы учения о климате. А русский счастлив потому, что среди его выдающихся соотечественников был Александр Александрович Иностранцев (1843—1919). Именно он стал автором первого русского учебника геологии.

Об этом человеке родные и близкие говорили, что он аккуратист, педант, человек чопорный, то есть не допускающий простецкого с собою обращения. И что он, увы, нелегок в общении. Это был бесконечно преданный науке, родному университету ученый-педагог.

Александр Александрович окончил физико-математический факультет Петербургского университета и с 1870 года заведовал там кафедрой геологии и палеонтологии. Совсем молодым человеком, в 27 лет, он стал руководителем и организатором. А это, согласитесь, под силу не каждому.

Иностранцев провел ряд экспедиций: в 1867-1875 годах он посетил север России, в 1875 году – Крым, в 1878 году – Донецкий каменноугольный бассейн. Затем он побывал на Кавказе и Урале.

Одним из главных достижений его жизни было основание Геологического музея Петербургского университета. Музей этот существует и по сей день.

В 1867 году Александр Александрович впервые в России применил микроскопические методы определения горных пород. Ему поручали описание своих геологических коллекций прославленные русские путешественники Н.М. Пржевальский, Г.Н. Потанин, М.В Певцов.

Интересовала Иностранцева и первобытная археология. С 1869 года ученый собирал каменные орудия.

Весной 1877 года городская дума Петербурга предложила профессору взять на себя проведение геологических консультаций при разработке плана борьбы с наводнениями, не раз угрожавшими северной столице.

Сын Иностранцева полвека спустя вспоминал, как отец, приняв предложение думы, поселился с семьей в селе Ивановском. Оттуда ежедневно отец и пятилетний сын отправлялись осматривать берега рек и каналов. Однажды Александр Александрович обнаружил в одном из обнажений костяной гарпун с первобытным орнаментом и человеческий череп. Ученый пришел в неописуемый восторг.

Александр Александрович Иностранцев создал ряд научных трудов о древнейшем прошлом человечества, о людях неолита и палеолита. Эти книги – серьезный вклад в науку, и некоторые идеи, высказанные в них, не устарели до сих пор.

Минерал имени...

Однажды к академику Льву Давыдовичу Ландау (1908-1968), выдающемуся физику-теоретику, пришел геолог Александр Михайлович Портнов и сказал: «Я обнаружил новый редчайший минерал. То, что он должен существовать в природе, предсказали еще в XIX веке».

Ландау, человек остроумный и любопытный, обрадовался: «Какое счастье, что чьи-то предсказания не потонули во тьме времен! Я вас поздравляю с открытием».

Геолог Портнов продолжал: «Лев Давыдович! Я хочу назвать мой минерал вашим именем и прошу на этот ответственный шаг разрешения».

Академик засмеялся: «Как жаль, что я ничего не понимаю в камнях! Если вы начнете объяснять мне достоинства вашего минерала, я вряд ли сумею оценить их. Скажите только, как будет звучать его имя?»

Портнов торжественно ответил: «Ландауит».

«Что же, звучит неплохо. Спасибо, молодой человек, за то, что мне дан пропуск в царство минералов!..»

Любые горные породы состоят из отдельных минералов. Их насчитывается уже много тысяч, и каждый имеет свое имя.

Некоторые, например кремень, золото, бирюзу, люди узнали и начали использовать тысячи лет назад. Но геологи всего мира обнаруживают все новые и новые минералы. Чтобы найти новый минерал, энтузиасты готовы мчаться на край света, спускаться в глубокие шахты и карьеры, перебирать руками тонны пустых пород на рудниках, исследовать помет летучих мышей в пещерах, нырять с аквалангом на морское дно, сутками сидеть за микроскопом...

Незнакомые образцы тщательно собирают, описывают, измеряют, исследуют их химический состав, а рентгеновскими методами выявляют строение кристаллической решетки.

Затем следует почти детективная часть работы. Будущие первооткрыватели минералов сравнивают полученные результаты с уже известными минералогическими данными

Не каждый день – а лишь изредка – обнаруживается новый минерал. И тогда «новорожденному» надо дать собственное имя. В этот ответственный момент обязано действовать главное условие: имя должно быть единственным на белом свете, как и только что открытый минерал.

Минералы называли в честь Солнца, планет и звезд. Среди них силикаты – астрофилит (от «астра» – звезда), солнечный камень, лунный камень, гелиодор (от «гелио» – солнце), гелиотроп. Известен также волокнистый гипс – селенит (от «селена» – луна), он обладает мягким лунным светом.

В честь богов названы окислы уранинит (от Урана) и танталит (от Тантала); силикаты титанит (от Титана) и нептунит (от Нептуна).

В честь животных назван силикат змеевик и разновидности кварца: кошачий глаз, тигровый глаз и соколиный глаз.

Можно найти минералы, названные в честь растений. Это гороховый камень, железные цветы и железная роза.

Есть минералы, носящие имена народов и стран. Это мусковит (в честь древнего названия Московского княжества), лопарит (от «лопари» – коренное население Кольского полуострова и северной Финляндии). Есть минералы узбекит, таджикит, угандит (от Уганды – страны в Восточной Африке), исландский шпат, андалузит (от Андалузии – области в Южной Испании).

В названиях минералов есть и морская тема. Это беломорит (от Белого моря), азовскит (от Азовского моря), босфорит (от Босфорского пролива).

Конечно же существует огромное количество минералов, названных в честь выдающихся писателей, ученых, государственных деятелей. Перечислим лишь некоторые из них. От фамилий Пушкин, Гёте, Сервантес, Андерсен произошли названия минералов пушкинит, гётит, сервантит, андерсонит.

В честь космонавтов и летчиков названы минералы гагаринит, комаровит, чкаловит.

Не забыт геологами и выдающийся полководец XIX века, герой Отечественной войны 1812 года Петр Иванович Багратион Его фамилия дала имя минералу багратиониту.

Выдающиеся русские ученые явились крестными отцами многих минералов* таких, как ломоносовит, менделеевит, вернадскит, ферсманит, бутлерит, курчатовит.

А минерал рузвельтит напоминает нам об американском президенте Рузвельте.

Рекордсменами – первооткрывателями минералов за последние 40 лет стали геологи Евгений Иванович Семенов, Александр Павлович Хомяков и Светлана Вячеславовна Малинко. Вместе они нашли более 50 (!) минералов.