Читать книгу 100 великих загадок географии - Рудольф Баландин - Страница 7

В науках немалую путаницу вносят неточные названия. Некоторые из них сохраняются с далёкого прошлого и противоречат современным знаниям. Слово «атом» переводится с греческого как «неделимый», хотя давно известно, что это не так. Есть сложная система частиц, называемых элементарными, но из них только фотон можно считать элементарным, да и то это скорее часть волны света, а не частица. Выделяют частицы и античастицы, хотя они совершенно одинаковы, отличаясь только знаком электрического заряда.

Издавна земная кора считалась, на первый взгляд бесспорно, твёрдой надёжной опорой под ногами. В нашем восприятии воздух и вода подвижны, а земля – нечто косное, инертное, застывшее. С поверхности она покрыта более или менее толстым слоем рыхлых осадков, почв, ила. Ниже находятся прочные скалы, которые в некоторых местах выступают на земную поверхность или взрезаны речными долинами, ущельями.

Однако жители сейсмических или вулканических районов знают на собственном опыте, что впечатление о незыблемой каменной тверди обманчиво. Она способна дрожать или извергать из своих недр массы пара, пыли, расплавленной магмы.

Многие учёные прошлого предполагали, что ниже нескольких десятков километров горные породы становятся расплавленными, вязкими или пластичными. Сверху эти раскалённые расплавленные массы покрыты застывшей коркой. Отсюда и пошло название: земная кора.

Это предположение не подтвердилось. С помощью сейсмографов (от греческого «сейсмос» – «колебания») геофизики стали исследовать свойства глубинных горных пород, улавливая отражённые от них колебания при землетрясениях или взрывах. Выяснилось, что на больших глубинах залегают чрезвычайно плотные и прочные каменные массы, а не расплавы.

Интересные сведения были получены при сейсмическом зондировании земных недр. Плотность горных пород с глубиной сначала растёт, затем уменьшаться, снижается и вязкость. Этот слой назвали астеносферой (от греческого «астенос» – «слабый»). Он располагается, местами прерываясь, в интервале глубин от 50—100 км (кровля) до 150–250 км (подошва).

О существовании астеносферы геологи догадывались ещё в начале ХХ века, и термин появился до того, как доказали существование этого слоя. Залегающие выше его кристаллические толщи по-прежнему именуют земной корой. Вместе с астеносферой земная кора образует литосферу (в переводе – каменную оболочку).

И это название тоже не вполне отвечает реальности: каменные массы находятся и глубже, в мантии планеты. По своей плотности они ещё более «каменисты», прочны, чем земная кора. Но так уж принято, термин вошёл в научный обиход, и с этим приходится считаться.

Наиболее напоминают инертную заскорузлую кору давно сформированные континентальные участки пониженной геологической активности (платформы). Здесь астеносфера тонка и залегает глубоко. Под геологически активными зонами она расслаивается на несколько частей и поднимается выше к земной поверхности. Под океанами астеносфера наиболее мощная (в особенности под срединно-океаническими хребтами).

Наиболее подвижна, изменчива именно та каменная оболочка, которую принято называть земной корой. Здесь постоянно накапливаются осадочные породы, поднимаются горы, работают вулканы, перемещаются моря, идёт химическое преобразование горных пород, сминаются в причудливые складки слоистые толщи.

Разве это кора? Нет, «земная кожа» («литодерма», если употреблять греческие слова). Возможен другой вариант: «литомембрана». Но и это не вполне подходит… Создать удачный научный термин – задача непростая. Над ней могли бы задуматься специалисты.

Короче говоря, на кору эта каменная оболочка планеты не похожа. В ней идёт активный обмен веществ с участием природных вод, воздуха и живых организмов. Полный круговорот веществ в литосфере по нашим обыденным меркам происходит чрезвычайно медленно, в масштабах миллионолетий. Для планеты, существующей миллиарды лет, такие сроки невелики.

Какими бы ни были убедительными наши доводы, вряд ли надо настаивать на том, чтобы земную кору переименовали в земную кожу. Точность точностью, но приходится уважать традиции.

Представлена земная кора осадочными слоями, магматическими и метаморфическими (преобразованными в горниле недр) толщами. Плотность её 2–3 т/м³; толщина под океанами – 5—15 км, под континентальными равнинами – 30–40 км, а в горных странах – до 85 км.

Границу коры и лежащей ниже мантии открыл в 1909 году югославский геофизик Мохоровичич, наблюдая отзвуки Балканского землетрясения. С тех пор она называется поверхностью Мохо (Мохоровичича). Подстилается земная кора, как мы знаем, слоем пониженной вязкости – астеносферой. Вместе с земной корой она образует литосферу, залегающую до глубин 200 км.

Одна из схем строения литосферы

Ниже поверхности Мохо приборы отмечают резкую смену плотности или удельного веса каменных масс: с 3,2 до 4,6 т/м³. Отсюда начинается мантия Земли. Земная кора состоит преимущественно из кремния (силициума) и алюминия. Её кратко называют – сиаль. В мантии преобладают, как предполагается, кремний и магний (сима).

Температура мантии около двух тысяч градусов. Плотность её увеличивается с глубиной четырьмя ступенями, позволяющими выделить четыре слоя. Мантия – обширнейшая область высоких давлений и температур.

С глубины 2900 км плотность пород быстро меняется от 11,54 до 14,2. Отсюда начинается ядро Земли, в котором выделяют ещё центральное ядрышко плотностью более 17 (в 17 раз плотней воды). У него есть свойство жидкости: в нём угасают продольные волны, которые возникают при сжатии и расширении, как это бывает с пружиной. (Поперечные волны подобны волнам на море.)

Из чего состоит земное ядро – остаётся загадкой. Оно сдавлено со всех сторон чудовищными силами гравитации. Поэтому плотнейшая внутренняя часть планеты становится текучей, как жидкость.

Из-за равных и направленных к центру гравитационных сил все внутренние сферы стремятся к равновесию, покою. В них вряд ли идут активные химические реакции.

В последние десятилетия популярна гипотеза о круговоротах вещества в мантии. Это весьма сомнительно. Там вещество необычайно плотное и находится под равномерным давлением со всех сторон. Его перемещения не могут быть значительными, а тем более сопоставимыми по скорости с движениями литосферы.

Оболочки Земли распределены по плотности. Наименее плотная и наиболее подвижная – атмосфера. Более плотная и менее подвижная – гидросфера. Ещё инертней и плотней – литосфера. Следует ожидать, что значительно более плотная, чем она, мантия планеты должна быть существенно инертней земной коры.

Гравитационные силы сдавливают Землю равномерно со всех сторон. Казалось бы, земная кора должна иметь одинаковую толщину, а поверхность планеты – быть ровной, если не считать воронок и кратеров от ударов астероидов, как на Луне. Почему же рельеф земной коры не только сложный и разнообразный – от глубочайших впадин до высочайших вершин – и подчинён некоторым закономерностям?

Этот вопрос позже мы обдумать особо. Он связан не только с наукой геоморфологией, которая изучает происхождение рельефа, а затрагивает весь комплекс наук о Земле – и географических, и геологических.

…По-новому раскрывается в геологии время, которое не имеет смысла без материальных проявлений. «Геологическими часами» могут служить скорость накопления осадков, смены форм ископаемых животных и растений, радиоактивные минералы.

Теория относительности предполагает изменение свойств объектов при скоростях, приближающихся к скорости света (увеличение массы, «сплющивание»). Это – виртуальные явления, отражающие точку зрения наблюдателя при некоторых условных допущениях. Совсем иначе – в реальной земной природе.

При геологических медленных скоростях – в масштабах тысяч и миллионов лет – по-настоящему меняются свойства природных объектов. Скальные породы обретают пластичность и сминаются в складки, как пластилиновые. Моря блуждают по поверхности континентов. Реки, змеящиеся по равнине, переползают с места на место. Берега океанов как бы тают от постоянной волновой эрозии. Острова выныривают там, где теперь море. Континенты и островные дуги перемещаются…