Под покровом мантии
Шрифт:
Лишь в последнее время благодаря применению атомных счетчиков времени установили примерную длительность каменных ритмов. Оказалось, что за три миллиарда лет истории развития Земли было не более 20 крупных ритмов, по 100–200 миллионов лет каждый. Крупные ритмы включают, в свою очередь, десятки и сотни ритмов мелких порядков — по нескольку миллионов лет, а эти последние разделяются на еще более дробные ритмы.
Каменная летопись Земли еще только начала раскрывать свои тайны. Вот почему при изучении всех этих вопросов и возникло много разных гипотез.
Между тем споры ученых носят далеко не один лишь теоретический характер. С каменными ритмами связан процесс формирования многих полезных ископаемых, как рудных, так и нерудных. Каменные ритмы создают условия, при которых концентрируются в отдельных зонах те или иные полезные ископаемые. При обычном смятии горных пород возникают чередующиеся между собой вздутия и вдавленности в земных слоях. К вздутиям, как правило, приурочены скопления нефти. Нефть, газ и вода распределяются здесь по удельному весу: в пористом пласте газ занимает самую верхнюю часть, затем размещается нефть, которую снизу подпирает вода.
Где горообразование наметило впадины в земных пластах, там вследствие того же закона распределения жидкостей по удельному весу скапливается вода. Это так называемые артезианские воды. Стоит пробурить скважину в таком пласте, как из-под Земли вырвется фонтан. Во многих городах такие артезианские бассейны являются главными, а то и единственными источниками водоснабжения.
С каменными ритмами связаны и вулканизм, и разломы, и все полезные ископаемые, приуроченные к активным зонам Земли. Есть люди, посвятившие всю жизнь выяснению закономерных связей пульса и ритма Земли с разнообразными полезными ископаемыми, но мы видим, как много загадок на их пути.
Есть много незыблемого в геологии. Это те законы, которые лежат в основе науки. Очень много таких законов установлено в минералогии и кристаллографии, в учении об условиях образования горных пород.
Вот, например, великий русский ученый Евграф Степанович Федоров путем математического анализа установил, что существует ограниченное количество законов заполнения пространства минералами. Он математически доказал, что может быть только 230 законов кристаллографических сочетаний.
Федорову удалось дожить до триумфа своего математического анализа. При его жизни с помощью рентгеноскопического просвечивания минералов были подтверждены и экспериментально доказаны установленные им математические законы. Оказалось, что эти законы связаны с внутриатомной, внутримолекулярной решеткой, тем каркасом, который и определяет строение любого вещества минерального мира.
Но иногда ученые слишком нетерпеливы в установлении законов. Ведь закон подмечает что-то устойчивое, что-то незыблемое, всегда повторяющееся в природе. Если какое-либо явление не повторяется, противоречит правилу, то здесь иногда рано говорить об открытии закона. В связи с этим ученые разработали своеобразную иерархию. Есть такой термин — статистический закон, когда какая-то часть процессов закономерно повторяется, а какая-то часть нет. Если строгой закономерности нет, то говорят не о законе, а о теории или о принципе. Если оснований недостаточно для теории или научного принципа, тогда речь идет о гипотезе, причем она иногда стоит где-то в одном ряду с научной фантастикой, с более или менее обоснованным предположением.
В геологии эта иерархия закономерностей особенно проявила себя. Покажем ее на примерах.
К моменту XVII Международного конгресса геологов было установлено довольно много законов образования полезных ископаемых. Пожалуй, в это время наиболее популярным был так называемый закон американского ученого Эммонса, разработавшего представление о закономерностях залегания полезных ископаемых в зонах магматических очагов.
Проанализировав температуры кристаллизации того или иного вещества, Эммонс установил закон температурной зональности распределения магматических полезных ископаемых. Казалось совершенно ясным, что вблизи магматических очагов, где температуры достаточно высоки, должны выкристаллизовываться наиболее тугоплавкие минералы, а в периферических частях будут выпадать такие минералы, которые могут образоваться при небольших температурах.
Отсюда совершенно ясными становились принципиальные основы поисков полезных ископаемых. Нашел магматический очаг — ищи вблизи него олово, молибден, вольфрам — те элементы, минералы которых «любят» высокие температуры. Чем дальше будешь отходить от такого очага, тем верней — по законам температурной зональности — будешь встречать иной комплекс элементов. И где-то в верхней зоне окажутся минералы, содержащие литий и другие легкоплавкие вещества.
Закон температурной зональности Эммонса был с восторгом принят учеными. Казалось, что наконец-то он наведет порядок в методах поисков минералов. Но вот из разных стран стали поступать сигналы о том, что закон температурной зональности не всегда отвечает фактам. И даже наоборот, что чаще всего он неприменим.
Объяснить это несоответствие попытался советский ученый академик Сергей Сергеевич Смирнов. Он разработал так называемую пульсационную теорию, которая в известной мере отвечала представлениям немецкого ученого Г. Берга «о телескопировании» или как бы надвигании на один комплекс ранее отложенных минералов нового комплекса. Надо заметить, что не всегда эту теорию излагают правильно. В геологическом словаре о теории телескопирования минералов сказано: «Телескопированные месторождения — месторождения, в которых наблюдаются явления телескопирования». Эта тавтология мало кому что объяснит.
По существу, теория говорит о своеобразной пульсации магматического очага, который неоднократно возгорается и угасает, говоря словами Гераклита. Иногда такая пульсация будет энергичнее, иногда слабее. При слабой пульсации рядом с высокотемпературным вольфрамом или молибденом, отложившимся при предыдущей «вспышке», ляжет низкотемпературный литий или какой-либо другой из легкоплавких элементов. Наоборот, при сильных внедрениях магмы вольфрамовые и молибденовые минералы будут залегать очень далеко от центра магматического очага.
Теория телескопирования позволила с магматической точки зрения обосновать любое несоответствие с законом Эммонса. Но показать ясные и точные пути поисков полезных ископаемых она не могла.
Другой пример с теорией геосинклиналей, то есть с теорией зон складкообразования. Эта теория даже в течение нескольких десятилетий претерпела существенные изменения. Ее творцы — американские ученые Дена и Холл — считали, что в определенных участках океанов Земли происходят мощные накопления осадков. Иллюстрируя этот закон, французский ученый Э. Ог даже оставил нам рисунок, на котором видно, как с краевых зон в вогнутую середину океана сваливается большое количество обломков. Постепенно этот своеобразный ковш заполняется все больше и больше. Позднее слои сминаются в складки, происходят разломы, изливается магма, идет вулканическая деятельность.