Книга эта о геологии, о химических элементах, минералах и горных породах, из которых состоит наша планета, о важнейших профессиях людей, изучающих Землю. Разговор с читателем ведется без особых скидок на неподготовленность, так как многие используемые термины должны быть известны даже ученику пятого класса. Во всяком случае, это предусмотрено программой школьного курса: ученики средней школы имеют представление о земной коре, литосфере, мантии и ядре Земли, о платформах и геосинклиналях, о землетрясениях и вулканах, о горных породах и полезных ископаемых. Книга рассчитана на учащихся старших классов, а также на любителей-краеведов, натуралистов.

СОДЕРЖАНИЕ

ЛЮДИ ИЗУЧАЮТ ЗЕМЛЮ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Человек родился и живет на Земле. На самом совершенном космическом «корабле», летящем в строгих порядках Солнечной системы. Этот корабль хорошо защищен от метеоритной бомбардировки и губительной для всего живого радиации броней атмосферы. На корабле неограниченный запас воздуха и богатейшая оранжерея, автоматически поглощающая углекислый газ и вырабатывающая кислород. Гигантское гидропонное хозяйство и замкнутый цикл развития живого вещества.
Многослойная конструкция нашего корабля удивительно надежна. Фантасты пока только мечтают о материале, который самовосстанавливался бы при частичных разрушениях, а для планеты — это обычное дело. Трещины в ее оболочках или сразу запаиваются расплавленными магмами, или медленно заполняются рыхлыми осадками и со временем заглаживаются тяжелыми утюгами ледников. Энергопотенциал нашего корабля практически неограничен. Вся энергия, используемая сейчас человечеством, ничтожна в сравнении с энергосистемой планеты. Но подключиться к ней мы пока не умеем. В масштабах жизни планет мы лишь недавно появились на Земле. Осматриваемся. Обживаем корабль, движение которого от экипажа не зависит. Но географы уже составили карту палубы — земной поверхности. Астрономы изучили звездные ориентиры и знают, куда мы летим. Биологи провели инвентаризацию всего живого. Философы и социологи разобрались в устройстве человеческого общества. Технологи из «пылинок» на палубе корабля конструируют строительные материалы, плавят и растворяют крохотные «крупинки», которые удается выцарапать.

За тысячи лет жизни человечества сложились основы геологических знаний, хотя шахты и скважины пронзили лишь первые километры самого верхнего слоя земного шара. А этот слой — не толще пленочки под скорлупой куриного яйца, если сравнить с ним планету.

Ныне человек выходит за границы атмосферы. 4 октября 1957 года выведен на орбиту первый советский спутник. 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин взглянул на Землю из космоса. 21 июня 1969 года американец Нейл Армстронг сделал первый шаг по Луне. Автоматические станции совершили посадки на Венеру, летят к Марсу и дальше, за орбиту Плутона.

А подпалубное хозяйство остается до сих пор загадкой. Что там, в плотно задраенных трюмах?
Мы очень мало знаем о том, что у нас под ногами. Люди сознают необходимость согласованности отраслей науки и технологии, так как все на планете взаимосвязано. Однако нет политического единства в нашем разноязыком экипаже. Человечество, разделенное на классы и государства, тысячи лет жило в постоянном опасном напряжении: либо в состоянии войны, либо готовясь к войнам. И только 200 лет оно жило в мире за последние пять тысячелетий.
Великая Октябрьская социалистическая революция открыла всем народам путь к взаимопониманию, к всеобщему миру, к победе разума над стихией общественных отношений, к бесклассовому коммунистическому обществу.
Сколько живут люди, столько они изучают планету. По-разному и с различными целями. Геологи шаг за шагом исхаживают поверхность Земли, метр за метром углубляясь в недра, постигая законы образования минералов и горных пород, отыскивая месторождения полезных ископаемых. Знание дается с трудом. Путь к истине не прям и бесконечен.

Автор сознает сложность своей задачи: показать историю развития геологии, познакомить читателя с методами изучения Земли, с успехами науки и практики. Может, начать с авторского приобщения к геологии? Что обусловило выбор его профессии?
Кто в детстве не возился в речном песке, не разглядывал сквозь слой воды загадочные веселые камешки на дне?.. В моем детстве остались Буг и Синюха, незнатные реки Украины. На прибрежных отмелях находили мы окатыши мрамора — сахарного камня. Потом в жизнь вошли глинистые берега Урала, озера белоснежной, бесценной в войну гурьевской соли, нефть.

Запомнилась первая встреча с минералами в небогатом послевоенном краеведческом музее Кировограда. Среди экспонатов стояла друза мориона — сросток кристаллов дымчатого кварца. В кристаллы можно было заглянуть, как в омут, — в коричневой прозрачности минерала таилась бездна. В Кировограде камень входил в жизнь человеческую гладкими брусками узорчатой базальтовой мостовой перед зданием театра, несокрушимым гранитным бордюром улиц, большими квадратами тротуарных плит из лавы Везувия. Оказывается, корабли, возившие украинскую пшеницу в Италию, брали такие плиты в обратный рейс в качестве балласта.

И все-таки выбор профессии стал для меня делом случая. Когда я решил стать геологом, наша профессия особо романтической не считалась, композитор А. Пахмутова песни «Геологи» еще не написала, но форма одежды студентов горных и геологических факультетов привораживала: темно-синий костюм с голубым кантом и петлицами, «инженерская» фуражка с гербом, эмблема со скрещенными молоточками А на плечах горели золотым огнем старомодные вензеля. Студентов Воронежского университета отличал вензель «ВГУ». Учеба переплелась с поездками в удивительные края: на Волгу, в дебри Малого Хингана, в Крым, в загадочную Туву. А потом Енисейский кряж, Казахстан, Приморье, Сибирь, Кольский полуостров становились местами моей работы.

Не следует думать, что труд геолога состоит только из открытий. Обычная работа — чаще однообразные операции, профессиональная многолетняя учеба. И пусть бродят по свету легенды о геологических открытиях, сделанных дилетантами. Настоящие открытия делаются, однако, профессионалами.

Конечно, хорошо хоть что-то знать о каменном мире, полном тайн и очарования. Еще интереснее его изучать, чтобы сделать доступными и полезными для человечества недра планеты. Хорошо начать с книг А. Е. Ферсмана. Его «Занимательная минералогия» и «Занимательная геохимия», «Воспоминания о камне», «Рассказы о самоцветах» увлекут кого угодно.

Своеобразным приглашением является и настоящая книга. Это не учебное пособие по геологии, а скорее — повесть на документальной основе, рассказы о жизни Земли, о путях и способах постижения тайн природы. Нужно сразу сказать, что бесспорная история планеты никогда не будет написана, ибо нет конца познанию. Но и то, что известно сегодня, не уместить даже в объем Большой Советской Энциклопедии. Так что автор сознает неизбежность неполноты картины мира, которая предстане-т перед читателем. И если, при всех недостатках изложения, книга пробудит интерес к более глубокому знанию, если читатель обратится к другим источникам сведений по геологии — автор будет считать свою задачу выполненной.
Так отправимся в путешествие! По космическому кораблю, по планете загадок, по нашему родному дому, по Земле. Сделаем первый шаг!

Геолог, прекрасно знающий геологию, — ценный человек, а знающий, кроме того, географию, химию или ботанику — возможный изобретатель.
В. А. Обручев

Камень — основа культуры древнейших эпох.
Вероятнее всего, камень сначала использовался нашими предками в качестве метательного снаряда, позже — молотка. Разбивая орехи, панцири черепах или дробя кости убитых животных, человек отыскивал камни попрочнее и поувесистее. Со временем люди изобрели каменный топор, рубило, каменный нож, наконечники копий и стрел, скребки. Однако не всякий камень годился для изготовления ножа, и первый геологический опыт человечества состоял в отборе обсидианов, кварцитов, кремней, нефритов или кристаллов кварца, из которых при расколе или при умелом надавливании получались тонкие от-щепы, выколы. Осматривая коллекции археологов, каждый увидит, что режущие края отщепов зазубрены и похожи на лезвия хлебных ножей. Зазубринки повышали долговечность режущего края и делались, скорее всего, зубами. Это уже технология, и достаточно сложная: создавались орудия труда. Приручение огня положило начало керамическому производству. Но металлы употреблялись пока в натуральном виде: метеоритное железо и золото, позже — медь, серебро и железо земного происхождения.

Открыв способность самородных металлов к ковке, человек смог изготовить первые металлические лезвия; в дальнейшем началось литье металлов и, наконец, выплавка металлов из минералов.

По степени использования или неиспользования металлов датируют человеческое прошлое так: палеолит и неолит (век камня); медно-каменный век (III—IV тысячелетия до нашей эры); бронзовый век (II—III тысячелетия до нашей эры) и железный век (в котором живем мы).

Сотни тысяч людей изучают земные недра. Только в нашей стране, в сфере Министерства геологии, работает до 10 000 геологических партий и экспедиций, свыше полумиллиона человек. А кроме того, изыскатели железнодорожных и шоссейных трасс, исследователи грунтов, тысячи сотрудников институтов Академии наук СССР, — они тоже исследуют Землю.

По берегам рек, склонам оврагов, ущелий выходят на поверхность различные горные породы. Такие места называют обнажениями, природными или естественными. Их на земной поверхности немного. И геологи, чтобы изучить коренные породы, создают искусственные обнажения, зачищая от мха, растений, скальные почвы, коренные породы, копают канавы и гигантские траншеи, глубокие колодцы — шурфы и шахты. Зачастую и этого бывает мало. Тогда приходится бурить земные недра, чтобы достать с большой глубины цилиндрик горной породы (керн) или размолотую буром породу (шлам). Но и бурение позволяет достичь лишь глубин до 5—10 километров. О строении глубин Земли геологи судят по данным геофизики, то есть по сведениям о физическом состоянии вещества (упругость, плотность, электромагнитные свойства, температура земных недр, изменения ускорений силы тяжести).
Методы гравиметрии основаны на непостоянстве ускорения силы тяжести в различных участках планеты (на экваторе ускорение силы тяжести меньше, чем на полюсах). Зная истинные значения ускорения силы тяжести для данной области и исследуя отклонения от них — аномалии силы тяжести, которые вызваны различными породами, лежащими на глубине, можно судить о строении недр. Над тяжелыми плотными породами сила тяжести больше, над легкими — меньше. Но разница эта невелика, ускорения силы тяжести замеряются с удивительной точностью, до 1:1000 000, с помощью точнейших пружинных весов или фиксируя поведение искусственных спутников Земли. В последнем случае методы геологии и астрономии совпадают.

Широко распространены ныне методы магнитометрии. То, что Земля — магнит, люди узнали недавно, хотя знали о магнитном поле планеты еще до нашей эры. Тогда полагали, что северный конец магнитной стрелки притягивается Полярной звездой. В 1600 году появилась работа англичанина Гильберта «О магните». Он вырезал из магнетита шар (тареллу) и в результате опытов установил, что магнитные стрелки располагаются вокруг магнитного шара так же, как вокруг земного, на различных широтах. Сила магнитного поля Земли невелика, всего 0,5 эрстеда. Тщательные измерения с самолетов и искусственных спутников Земли позволяют магнитологам достаточно точно узнать особенности земного магнетизма. У геомагнитного поля два полюса, не совпадающих с географическими; на геомагнитных полюсах величина геомагнитного поля в два раза больше, чем на экваторе. Магнитная ось не проходит через центр планеты, а наклонена к оси вращения под углом 11,5°, чем определяется «магнитное склонение». В зависимости от широты места устанавливается «наклонение» — угол между направлением магнитной стрелки, вращающейся вокруг горизонтальной оси, и горизонтальной плоскостью.

Появление магнитного поля у Земли обусловлено, вероятно, вращением вещества жидкого ядра планеты. Играют роль и планетные явления, и солнечная активность (солнечный ветер). В отдельных участках планеты изменения магнитного поля различны, равно как и резкие отклонения — аномалии. И это позволяет судить о составе земных недр. Методы магниторазведки помогают отыскивать месторождения железных руд.

Электрические токи в Земле повсеместны, но их можно наводить и искусственно, для того чтобы измерить ток в разных точках и судить об электропроводности горных пород.
Одновременное изучение земных токов и изменений магнитного поля Земли, вызванного космическими причинами, позволяет заглянуть на сотни километров в глубь планеты, и подобное магнитно-теллурическое зондирование дает основание судить об электропроводности и температурах земных глубин.
Основные сведения о составе вещества планеты получены при изучении обнажений и керна буровых скважин. Только в системе Министерства геологии СССР пробуривают в год более 22 миллионов метров скважин, проходят свыше 200 тысяч метров подземных горных выработок, извлекают около 10 миллионов кубометров горных пород при рытье канав и шурфов. В руки геологов попадает огромный «каменный» материал, и с помощью методов палеонтологии, стратиграфии, тектоники, минералогии, петрографии, геохимии они определяют время захоронения осадков и их состав, тип и время внедрения магматических расплавов из земных недр, состав горных пород и минералов, наличие или отсутствие месторождений полезных ископаемых.

Как наука, геология подразделяется на ряд взаимосвязанных отраслей: динамическую геологию, историческую геологию, геотектонику, литологию, петрологию, минералогию, кристаллографию, палеонтологию, гидрогеологию, геологию полезных ископаемых, геофизику, геохимию, инженерную геологию и другие. Перечень всех отраслей займет слишком много места, и дотошный классификатор непременно укажет автору на отсутствие в списке математической геологии, морской геологии, геологии рудничной, экономической, планетарной.
Допустим, что для изучения выделен эталонный участок Земли, где представлены все горные породы, все полезные ископаемые. Требовательный руководитель исследовательского проекта постарается привлечь в состав экспедиции специалистов по динамической геологии: геоморфолога, вулканолога, литолога, тектониста, палеонтолога, петрографа, минералога, геохимика, гидрогеолога, геофизика, специалиста по полезным ископаемым. При этом мы условимся, что минералог хорошо знает кристаллографию и не только определяет минералы, но и, совместно с геохимиком, может оценить практическое значение находок. Предположим также, что есть все необходимые топографические карты, аэрофотоснимки и даже космические снимки местности. Зоологи, ботаники, гидрологи, экологи уже прошли здесь, и собранные ими данные обработаны и находятся в распоряжении экспедиции.
Итак, в составе идеальной экспедиции: Вулканолог, Геоморфолог, Литолог, Тектонист, Палеонтолог, Петрограф, Минералог, Геохимик, Гидрогеолог, Геофизик и Специалист по полезным ископаемым. Всего 11 специалистов самой высокой квалификации, вооруженных надежной техникой. Они обеспечены транспортом и всем необходимым для жизни, прошли проверку на психологическую совместимость и, естественно, готовы прийти на помощь товарищу.
Но пока таких идеальных геологических экспедиций не существует. В жизни исследователям недр приходится овладевать смежными профессиями, и широта интересов нередко плохо сочетается с глубиной знаний. Поэтому в нашей книге мы попытаемся изложить наиболее интересные сведения из различных отраслей геологии. ... .
.................
...