Чтение онлайн

Как же по нашим сегодняшним представлениям устроен Земной шар. Совершим с вами, основываясь на строгих данных сегодняшней науки, воображаемое путешествие к центру Земного шара. Представим себе, что мы движемся вглубь, пробуравливая толщи Земли в каком-нибудь фантастическом снаряде с фантастической скоростью — десять километром в минуту.

Старт дан. Наш снаряд прогрызает верхний покров Земного шара, его кору. Самые верхние слои — это обычные известные нам породы: глины, известняки, песчаники. Все это осадочные породы. Они лежат пластами, сменяя друг друга. Геологи обычно называют эти пласты страницами летописи истории Земли, так как по ним они узнают о природных условиях, существовавших здесь тысячелетия назад. Осадочные породы образовались, об этом говорит и их название, из различных осадков, — обломков других пород, чаще всего на дне морей и океанов. Вот наш снаряд проходит слой типично осадочной породы — мела. Возьмем пробу и рассмотрим ее в микроскоп. Оказывается, весь мел состоит из обломков раковин и скелетов крохотных существ. В других породах нередко находят скелеты животных, ныне уже вымерших, окаменевшие стволы деревьев. Здесь мы можем встретить залежи полезных ископаемых: каменного угля, нефти, каменной соли и т. п.

Да, пласты различных горных пород нередко называют страницами летописи земной коры, но как неполны, перепутаны, измяты и изорваны бывают эти страницы! Над тем, чтобы измять и перепутать их, потрудились и вековые сдвиги, происходящие в земной коре, и вода, и ветер. Далеко не везде, углубляясь в Землю, мы будем встречать все более древние слои. Бывает, что под древним слоем оказывается более молодой, а затем снова древний слой. Поэтому не только по последовательности расположения слоев, а и руководствуясь целым рядом других признаков, определяет геолог последовательность отложения осадочных горных пород. Одним из важнейших признаков, которые помогают при этом геологу, являются остатки в земле тех или иных окаменевших растений и животных.

Как известно, животный и растительный мир нашей планеты в течение сменявших друг друга тысячелетий претерпевал очень значительные изменения. Зародившиеся где-то в теплых водах древнего океана первые крупицы живой материи, характеризующейся обменом веществ, развились до одноклеточных, а затем и многоклеточных водорослей. Затем появились первые членистоногие, радиополярии, [1] губки. Постепенно жизнь завоевала и сушу. В воздухе зашуршали жесткие крылья бесчисленных насекомых, на берега рек и морей выползли первые земноводные. Мелких животных сменили крупные. Было время, когда миром завладели пресмыкающиеся. Они жили в воде, на суше и даже в воздухе. Затем хозяевами Земли стали млекопитающие, а хозяевами воздуха — птицы. И, наконец, появился человек.

По положению пластов в земной коре и по находимым в них остаткам окаменевших животных и растений геолог может определить последовательность возникновения напластований, определить, какие из них являются более молодыми, какие более древними. Как очень объемистую книгу — природа писала ее около 2 млрд. лет, ибо таков возраст наиболее древних пород, слагающих нашу земную кору, — геологическую летопись ученые разделили на тома, части, главы и параграфы. Том этой летописи геологи называют эрой; эру разбивают на части — периоды, периоды — на эпохи, а эпохи — на века. Так одна из эр истории Земли — Палеозойская эра — длилась 325 млн. лет — и состоит из Кембрийского, Силурийского, Девонского, Каменноугольного и Пермского периодов, каждый из которых длился от 35 до 120 млн. лет.

Однако в годы, когда Жюль Верн писал свой роман "Путешествие к центру Земли", этой четкой классификации земных пластов еще не было. Напластования земной коры группировались тогда в так называемые формации: гранитно-гнейсовую, лежащую в основании всех остальных; переходную, обнимавшую наиболее древние образования, в том числе и каменноугольные; вторичную, охватывающую приблизительно периоды Мезозойской эры, следующей за Палеозойской эрой; и третичную, в которую входили не только осадки водного происхождения, но и наносные грунты.

Жюль Верн в своем романе прекрасно показал различные напластования, слагающие кору Земного шара, растительный и животный мир, соответствующий времени образования тех или иных пластов.

Однако описанные методы определения последовательности образования осадочных пород страдают одним существенным недостатком: они говорят геологу только о том, какой пласт моложе, а какой старше. А между тем в целом ряде случаев было бы интересно и важно узнать и абсолютный возраст того или другого пласта.

Современная геология располагает методами определения и абсолютного возраста земных пластов.

В состав некоторых горных пород входят радиоактивные элементы: радий, уран и торий. Атомы этих элементов обладают свойством распадаться, превращаться в другие, устойчивые химические элементы, такие как свинец и гелий. Скорость этого превращения строго определенна, ее не может изменить никакое мыслимое в условиях земной коры воздействие — сжатие, нагрев, охлаждение и т. д.

Зная скорость радиоактивного распада и определив процентное соотношение еще содержащегося в горной породе радиоактивного вещества и образовавшихся при его распаде химических элементов, можно высчитать и абсолютный возраст соответствующей породы.

Такие определения были уже сделаны для целого ряда пород, слагающих земную кору. Оказалось, что возраст наиболее древних земных пород равен 2 млрд. лет. Каменный уголь образовался около 250 млн. лет назад. Основные отложения белого камня — мела — возникли всего лишь около 100 млн. лет назад.

Но все эти осадочные породы, образовавшиеся в течение миллиардов лет, составляют на поверхности Земного шара по сравнению с его величиной всего лишь тонкую пленку.

Сквозь слои осадочных пород наш "подземный снаряд" прошел всего за одну минуту — толщина его редко превышает 10–15 км, — и мы углубились в гранитный слой. Гранит образовался в результате расплавления и перекристаллизации древних осадочных пород, подвергшихся действию высокого давления и температур. Берем пробу и производим химический анализ гранита. Выясняется, что он содержит большие количества кремнезема, алюминия, кальция, калия и натрия. Но и гранитный слой мы миновали меньше чем за минуту. Действительно, по предположениям ученых, он в равнинных местах не превышает 10 км, а под дном Тихого океана, видимо, отсутствует совсем.

Мы вступили в слой базальта — горной породы глубинного происхождения. Базальт тяжелее гранита, он содержит больше, чем гранит, железа, магния и кальция. Две-три минуты — и базальтовый слой также остается позади.

Все эти три слоя составляют земную кору, в толще которой содержатся все природные ископаемые, используемые человеком. Ведь над нами уже около 50 км твердых пород. Температура на этой глубине достигает 1500 градусов, давление 13 500 атмосфер.

Мы вступаем в новый, чрезвычайно толстый слой Земного шара — в мантию, или оболочку Земли. Никто никогда не видел и не исследовал непосредственно веществ, слагающих этот слой. Ученые предполагают, что по крайней мере верхняя ее часть состоит из перидотита — черной тяжелой горной породы, изредка встречающейся и на поверхности Земли. Эта порода содержит магний, железо, кремнезем.

Проходит минута за минутой, час за часом, а мы все еще движемся сквозь оболочку Земли. Сравнительно медленно растет температура, но очень быстро растет давление, а вместе с ними и плотность вещества, составляющего оболочку. Вот она уже достигла 3,5 — плотности алмаза, вот перевалила через 4,5 — плотности титана и селена и продолжает расти дальше. Твердое вещество оболочки аморфно, оно твердо, но текуче, как вар. Кристаллы не могут существовать при таких чудовищных давлениях. Ведь к исходу пятого часа нашего движения сквозь мантию Земли, имеющую толщину в 2900 км, давление достигает 1 млн. 400 тыс. атмосфер и плотность вещества повышается до 7,88 — плотности железа. Температура в оболочке растет медленно и к концу ее достигает около 2000 градусов.

На глубине 2900 км внезапно изменяются свойства вещества. Видимо, под действием гигантских давлений вещество приобретает физическое состояние, не известное на поверхности Земли и не исследованное еще учеными. Ведь максимальные полученный в лабораториях давления в настоящее время не превышают нескольких сотен тысяч атмосфер.

Вещество ядра, безусловно оставаясь твердым, ведет себя как жидкость.

Наш снаряд миновал зону раздела, отделяющую оболочку от ядра, и продолжает свой путь к центру Земли. В течение длительного времени ученые предполагали, что ядро состоит из железа и некоторых других тяжелых металлов. В настоящее время более распространена гипотеза советского ученого В. Н. Лодочникова, утверждающего, что высокая плотность земного ядра объясняется не его химическим составом, а изменением плотности вещества под влиянием гигантского давления.