Под покровом мантии
Шрифт:
Дело в том, что волны, идущие от очага взрыва или центра землетрясения, проходят с разной скоростью по различным породам. Так как волны на своем пути неоднократно преломляются и отражаются, то к пункту наблюдений они приходят в разные сроки. Этой особенностью и воспользовались геофизики для определения типа горных пород, по которым проходила волна, их мощности и свойств.
По радиосигналу, переданному с командного пункта, включились записывающие системы сейсмоприемников. До Свердловска первые волны шли около минуты, а потом в течение полутора-двух минут их «догоняли» другие преломленные и отраженные волны различной силы. Восемь специальных сейсмических станций были расставлены в различных пунктах Урала, Предуралья и Зауралья. Кроме того, все сейсмостанции Советского Союза принимали сигналы из Покровска-Уральского.
Больше часа мы ждали, когда траншея проветрится от газов и ее осмотрит служба техники безопасности: ведь могли остаться невзорвавшиеся заряды. Наконец по команде «отбой» все устремились к месту взрыва, чтобы осмотреть результаты. Они были немалыми. В радиусе около 80 метров от каждого шурфа лес оголило и повалило. На снегу лежали крупные каменные глыбы. Некоторые из них весили сотни тонн. Это были обломки крепких скальных пород, порфиритов, древних застывших лав. 350–400 миллионов лет мирно пролежали в земле эти лавы, включающие «вулканические бомбы». И вот бомбы снова поднялись в воздух и веером разметались вокруг зоны взрыва.
Свыше 700 тысяч кубических метров породы было поднято ввысь и отброшено на большое расстояние. Образовалась траншея 1100 метров длиной, до 33 метров глубиной и до 120 метров шириной. По этой траншее потекли воды речки Колонги, после того как она была перегорожена плотиной.
После взрыва у ученых началась кропотливая работа: надо было собрать все записи сейсмостанций и вдумчиво обработать их. Покровск-Уральский и знаменитый Коркинский взрыв позволили установить на Урале толщину земной коры. Она оказалась равной 38 километрам и состояла из четырех слоев: в 10, 7, 12 и 9 километров. Так сигналы в неизвестное, неоднократно преломленные и отраженные, еще раз помогли нам разгадать некоторые тайны строения земной коры. Из наблюдений за всеми содроганиями Земли, естественными и искусственными, понемногу вырисовывается общая картина строения той части нашей планеты, которую мы называем земной корой.
По существу, термин «земная кора» не совсем правомерен. Он возник в те далекие времена, когда ученые считали, что Земля произошла из расплавленного сгустка материи, а потом, постепенно остывая, покрылась корой. Теперь большая часть астрономов и геологов думает иначе, но термин, не соответствующий истине, все-таки остался в литературе. И это не единственный пример. У нас много таких терминов, которые имели известный смысл в то время, когда они возникли, а потом стали привычными и сохранились. Земная кора — так земная кора. Надо же как-то назвать эту часть планеты!
Многочисленными исследованиями земной коры установлено, что почти на всех континентах она имеет толщину в 40–50–60 километров.
Сторонники так называемой гипотезы изостазии утверждают, что континенты сложены относительно легкими породами, а дно океанов тяжелыми. Существует определенное равновесие массы, и легкие участки в конечном итоге все время приподнимаются кверху. Приподнимаясь, они разрушаются в поверхностных зонах. Разрушенный материал сносится в океанические впадины, в зоны тяжелых пород. Дно океанов непрерывно погружается глубже и глубже в мантию Земли. В результате такой компенсации легких и тяжелых масс, говорят сторонники гипотезы изостазии, и сложилась жизнь земной коры.
Правда, следует заметить, что если бы все обстояло действительно так, как говорят сторонники этой гипотезы, то континенты поднимались бы без предела. В этом случае они должны были окончательно разрушиться и на поверхность вышел бы тот комплекс пород, который слагает мантию Земли. Так что правильность этой гипотезы весьма сомнительна. Земная кора на континентах не монолитна, она разделяется на пачки слоев. Самый верхний слой сложен осадками, возникшими либо на дне морском, либо в условиях континентального накопления обломков. Этот осадочный слой имеет разную мощность. В пределах Европейской части СССР он достигает трех километров. В среднем или, вернее, на значительной площади он доходит примерно до полутора километров толщины. Но есть участки, где он постепенно выклинивается полностью, исчезает.
Здесь на поверхность выходит более плотная масса — второй слой. Как правило, он сложен породами в основном гранитного состава. Его так и называют — гранитный слой.
На Урале, на Кольском полуострове и в Карелии гранитный слой подходит очень близко к поверхности, он обнаруживается и на значительных участках Украины. А под осадочными породами он обнаружен глубокими скважинами на всей территории Европейской части СССР.
Еще глубже, в нижней части земной коры, залегают более плотные породы. Судя по скорости распространения в них сейсмических волн, они очень сходны с основными, с базальтами, и в литературе укрепилось представление о том, что под гранитами лежат базальтовые слои.
Граница между осадочными породами и гранитами как-то не получила никакого названия. Второй раздел — между гранитами и базальтовыми слоями — часто называют именем Конрада — немецкого ученого, детально описавшего этот раздел. А нижняя граница базальтов, отделяющая земную кору от глубинных слоев нашей планеты, получила название «раздела Мохоровичича», или, сокращенно, «раздела Мохо» — в честь известного югославского ученого.
За «разделом Мохо» сейсмические лучи устремляются в глубь планеты с резко возрастающими скоростями.
Вот эти три раздела трех слоев земной коры и наблюдаются повсеместно на всех континентах.
В зонах океанического дна, особенно на отдельных участках Тихого или Атлантического океанов, на значительной площади происходит резкое уменьшение мощности земной коры. В некоторых местах Тихого океана толщина земной коры достигает всего-навсего пяти-шести километров, располагаясь под мощной толщей океанических вод. Здесь очень незначителен осадочный слой — иногда несколько десятков метров — и полностью отсутствует слой гранитный. А дальше идет базальтовый слой.
По аналогии с теми горными породами, которые мы знаем на поверхности Земли, под базальтовым слоем, уже в зоне мантии Земли, выделяют перидотитовый слой. Перидотит — это очень плотная, очень тяжелая ультраосновная порода с минимальным содержанием кремнезема. В ней резко возрастают скорости сейсмических волн.
Значит, на глубине в 40–60 километров на континентах, а в океанах на глубине 5–10 километров от поверхности морского дна и залегает та таинственная субстанция, которую многие стараются сравнивать с перидотитовой ультраосновной магмой — родоначальницей всех горных пород, рожденных застывшими огненно-жидкими расплавами.