Под покровом мантии

Известные ученые — И. И. Краснов, П. Е. Оффман, В. В. Алексеев, работавшие по изучению геологического строения алмазоносных сибирских зон, пришли к выводу о связи месторождений алмазов с зонами разломов земной коры. Такие зоны, как отмечает Алексеев, тянутся на очень большие расстояния. Они выдержаны, прямолинейны, и с ними связываются многократные оживления магматической деятельности.

Но не все вопросы разработаны достаточно четко.

На Всесоюзном тектоническом совещании в феврале 1963 года геолог Д. И. Мусатов докладывал о проблемах, связанных с продвижением магмы по глубинным разломам из очагов, находящихся на глубине в 70–100 километров. Он вынужден был признать, что сохранение разломов в виде открытых трещин, хотя бы и на короткий промежуток времени, практически невозможно, потому что при давлении 70–100-километрового столба горных пород накрепко закупориваются все открытые трещины. Нечто подобное происходит в ледяном поле, где под влиянием колоссального давления очень быстро исчезают даже довольно широкие разводья.

Мусатов говорил о том, что разломы должны иметь ступенчатый характер. Возможно, предполагает Мусатов, здесь возникнет арочный эффект, когда отдельные блоки земной коры будут придерживать трещины. И возможно, что все это происходило при общем растяжении Земли.

Однако все это только «возможно», но ничем не доказано.

Не случайно поэтому трансформисты, рассматривая вопрос о возникновении «взрывных трубок», в которых содержатся алмазы, высказывают иную точку зрения на этот вопрос. Они говорят, что гигантские давления совсем не обязательны; повышение температур — тоже. Возможно, говорят они, что образование алмазосодержащих пород происходит в условиях обычных или чуть-чуть повышенных давлений. Происходит в пределах земной коры в результате циркуляции растворов, которые могут внести любой химический состав из отдельных участков земной коры.

Для решения вопроса об условиях образования эклогитов, а также других алмазоносных пород подключатся специалисты по термодинамике. Они попытаются выяснить условия образования пород при изменяющихся температуре, давлении, объеме и концентрации того или иного вещества. В термодинамике говорится, что для формирования горной породы нужно точно учитывать все изменения этих факторов, тесно связанных между собой. Достаточно изменить давление, как изменится и температура, изменилась температура — потребуется иное давление и так далее.

Науке известны минералы — индикаторы определенных условий. Если мы возьмем три разновидности так называемого полевого шпата, отличающиеся между собой, то мы увидим, что полевой шпат — альбит — плавится при температуре 1100 градусов, а ортоклаз — при температуре 1770 градусов. Третья разновидность полевого шпата — анортит — расплавится при 1550 градусах. Это подтверждено экспериментально. Много есть других таких минералов-термометров, но мы знаем, что при других давлениях тот же альбит, ортоклаз, анортит будут иметь другую температуру плавления. Изучение пород, взятых из глубоких скважин, поможет уточнить расчеты термодинамики.

А как выглядят породы из разных глубин? Есть такая наука — структурная геология. Она разрабатывает практические приемы изучения форм залегания горных пород в земной коре. Мы можем узнать, например, что слои залегают горизонтально или под каким-то углом к горизонту.

Тот, кто проезжал по Военно-Грузинской дороге на Кавказе, вероятно, замечал, как перед входом в Дарьяльское ущелье дорога сначала проходит в зоне развития горизонтально залегающих земных пластов, а потом эти слои наклонены под резким углом, почти в 70 и даже 80 градусов. Это значит, породы когда-то были вздыблены, смяты.

При проходке глубоких скважин и шахтных стволов большой глубины специалисты в области структурной геологии неизменно устанавливают, что вначале, в самой верхней зоне, как правило, породы трещиноваты.

Если же следовать дальше вглубь, то на какой-то глубине они переходят в так называемые кливажные породы, которые внешне представляются монолитными. Но если ударить по ним молотком, то они закономерно разбиваются на тонкие плитки. Обычные, например, кровельные плитки представляют образец кливажных пород. Еще глубже мы встречаемся с очень извилистыми, смятыми в мелкие плойки породами. Считается, что на глубине под влиянием температуры они приобретают пластичность и даже при небольших смятиях изгибаются в мелкие плойки. Следующей стадией должна быть уже полная пластичность массы, и на какой-то глубине, может быть, под земной корой, породы перейдут в расплавленное состояние.

И вот снова представим себе, что на поверхность поднимаются столбики керна один за другим. Если наша схема верна, то будут получены сначала трещиноватые породы, затем кливажные, потом плойчатые. Ну, а если не будет установлено такой закономерности, то специалистам в области структурной геологии придется задуматься над новыми гипотезами.

Конечно, исследователей будет интересовать и возраст глубинных пород. В этом отношении особую ценность имеет обычная слюда. Дело в том, что в ее химическую формулу входит калий, а в составе калия есть некоторое количество его неустойчивого изотопа (K-40).

Это удивительный элемент, срок жизни его ограничен. Половина его распадается нацело в течение 1 миллиарда 300 миллионов лет и переходит в изотоп инертного газа аргона (Ar-40). Специалисты умеют выделять из слюды изотоп аргона, подсчитывать соотношение радиоактивного калия и аргона. А дальше вычисляется, сколько лет прожила порода, содержащая слюду.

Привычными могут быть при этом цифры в 3–5 миллиардов лет.

Ну, а если другими методами будут получены большие значения, в десятки раз превышающие эти цифры? В этом случае вступят в анализ фактов философы, специалисты в области геокосмогонии — науки о происхождении Земли.

Можно рассказать о многих других направлениях, которые потребуют общих усилий ученых для исследования образцов, добытых при бурении сверхглубоких скважин. Но не только образцы станут объектом исследования. Даже сама скважина, та пустота, которая здесь будет, представит огромный интерес для геофизиков различных направлений. В скважины будут опущены приборы, которые проверят, уточнят, определят, правильно ли геофизики расшифровывают сигналы, которые мы получаем из недр Земли.

Вот так перекрестятся пути геологов, геофизиков, математиков, геохимиков — специалистов разнообразных направлений. При изучении материалов каждой из скважин будет осуществлен синтез многих наук. А в итоге откроются новые законы, новые знания, новые пути покорения недр нашей планеты.

В мире неразгаданного

По стопам классиков

Однажды ко мне пришел мой друг, режиссер киностудии.

— Нужен необычный материал для интересного научно-популярного фильма, посвященного покорению земных недр, — сказал он. — В фильме должны быть напряженный сюжет, споры, поиски, — словом, драматизм.

Было очень трудно ответить сразу, и я сказал, что подумаю.

На следующий день с утра я был в библиотеке. Я взял томик Жюля Верна и начал читать. Ученые решили спуститься в глубь Земли. Они воспользовались гигантским кратером потухшего вулкана. Всюду на их пути встречались пустоты, по которым они спускались все глубже и глубже в недра планеты. На каждом шагу их подстерегали самые невероятные события. Но самое удивительное то, что внутри Земли путешественники встретили нормальную температуру. Для той эпохи, когда создавался роман, такой взгляд был необычным!

Жюль Верн знакомит нас с возрастом горных пород и с последовательностью их напластования, считая, что самые древние, первозданные горные породы находятся глубоко внизу. С этими первозданными породами связано большое количество рудных месторождений. «В слоях сланца самых изумительных зеленых оттенков залегали железные, медные руды, марганцевые руды с прожилками платины и золота», — читал я в романе. Здесь же, протестуя против исследования Земли с помощью грубого и бессмысленного инструмента — бура, Жюль Верн говорит, что постигать внутренность нашей планеты можно через пустоты, через щели, через естественные лабиринты Земли. Он населяет подземный мир разнообразными, давно вымершими чудовищами. Писатель повел путешественников мимо огнедышащих вулканов и их подземных очагов. Совершенно необычно заканчивают путешественники свою экспедицию. Они плывут на плоту по кипящей воде, сменившейся затем раскаленной лавой.