Сергей Шер - По страницам каменных летописей
Вначале после возникновения Земли тяжелые и легкие частицы были беспорядочно перемешаны, находились примерно в равных количествах как около поверхности, так и на глубине. Но более тяжелые частицы стремились опуститься глубже, в центральные части планеты, а более легкие — подняться, как бы всплыть наверх.
В твердом веществе этот сложный процесс, наверно, шел чрезвычайно медленно. Но земной шар то в одном, то в другом участке расплавляется, становится огненножидким.
Откуда берется тепло для расплавления?
Источников тепла в глубинах Земли, по-видимому, много. Непрерывно идущие процессы распада атомов некоторых элементов выделяют огромные количества тепла, выделяется тепло и при разнообразных химических реакциях, происходящих в земных недрах.
В расплавленных участках Земли разделение легких и тяжелых частиц становится во много тысяч раз быстрее. Легкие атомы кислорода, кремния, алюминия поднимаются к земной поверхности. Соединения этих элементов слагают сейчас поэтому верхнюю оболочку земного шара — земную кору.
Прошло более двух миллиардов лет с тех пор, как образовались первые участки земной коры. Движения огромных масс мельчайших частиц в недрах Земли после этого продолжались, продолжаются они и сейчас.
Тяжелые частицы неуклонно стремятся опуститься к центру Земли. И в тех местах, где проходят потоки этих частиц, земная кора прогибается. Здесь возникают моря, и на дне их отлагаются слои осадочных горных пород.
А в других местах идет обратное движение потоков легких частиц вверх. И на земной поверхности около глубоких морских впадин вырастают горы.
Перемещения вещества, слагающего Землю, заканчиваются вначале вблизи от ее поверхности. Когда они закончены, то подвижная область превращается в устойчивую, платформенную.
Но на глубине под основаниями платформ движение вещества продолжается. Опускание тяжелых и подъем легких частиц происходит в глубоких земных недрах. Там оно не может идти так легко и быстро, как вблизи от поверхности. Ведь в глубинах Земли господствует колоссальное давление, в десятки тысяч раз превышающее давление, достигнутое пока людьми в лабораториях. Это давление замедляет перераспределение частиц. Поэтому огромные площади платформы опускаются чрезвычайно медленно, и так же медленно перемещаются на платформах берега морей.
Никто не видел и никогда не сможет увидеть потоки частиц вещества в глубоких земных недрах. Но мысль ученых может проникать в невидимое, и геологи читают не только великую каменную летопись земных слоев, но и познают постепенно все полнее и все более точно главные черты «биографии» нашей планеты.
ГИГАНТСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
Мы должны быть химиками земной коры.
А. Е. Ферсман
В этой химической лаборатории имеют дело не с граммами и миллиграммами вещества, а с миллиардами и сотнями миллиардов тонн. Здесь легко достигают температур в тысячи градусов и колоссальных давлений. Реакции здесь длятся тысячи и миллионы лет и сопровождаются подчас гигантскими взрывами. Лишь ничтожную часть этих реакций удается наблюдать людям. Но продукты их у нас перед глазами. Изучая продукты реакций, и узнают о работе гигантской лаборатории.
Но где же она находится?
В глубине Земли. Под цветущими лугами, голубыми широкими реками, городами и селами то в одном, то в другом участке расплавляются недра земного шара. При этом образуется насыщенный парами и газами расплав — магма, сжатая налегающими на нее сверху слоями горных пород.
Сложнейшие химические реакции происходят в магме, когда она перемещается в глубинах Земли и медленно застывает. Лишь изредка удается ей вырваться на земную поверхность через жерла вулканов. Здесь, после того как из нее выделились газы, она превращается в лаву.
При застывании из магмы и лавы «рождаются» камни — большая группа горных пород, которые геологи называют изверженными.
На Камчатке — в стране вулканов
Есть на Камчатке «гора, подобна хлебному скирду, велика гораздо и высока, а другая близ ее ж — подобна сенному стогу и высока гораздо: из нее днем идет дым, а ночью искры и зарево. А сказывают камчадалы, буде человек взойдет до половины тое горы, и там слышит великий шум и гром, что человеку терпеть невозможно. А выше половины той горы, которые всходили, назад не вышли, а что тем людям на горе учинилось, не ведают».
Так были впервые в 1698 году описаны Камчатские вулканы. На Камчатке и на Курильских островах известно сейчас около 220 вулканов, 60 из них извергались на памяти людей.
Непрерывно дымится высочайший и один из самых красивых в мире вулканов — Ключевская сопка, покрытая белоснежной шапкой снега. Это — грозный действующий вулкан. Большое извержение его происходило совсем недавно.
Передо мной толстая книга, изданная лабораторией вулканологии Академии наук. Хотя это и научный труд, но читается он как увлекательная повесть. Автор книги Борис Иванович Пийп сам наблюдал извержение вулкана и подробно описал его. Мне остается только переложить слова автора немного короче и без некоторых специальных терминов.
Начало извержения люди заметили вечером 9 декабря 1944 года. Ветер разогнал тучи, несколько дней закрывавшие вершину Ключевской сопки, и над кратером отчетливо выступило тусклое огненно-красное зарево. Оно то слегка разгоралось, становилось ярче и светлее, то темнело. Когда наступил день, то на месте зарева стали видны серые клубы газа и пепла, поднимавшиеся до высоты примерно в полтора километра над вершиной. Так длилось больше десяти дней. Только очень постепенно яркость зарева усиливалась и высота его увеличивалась. Время от времени до села Ключи, откуда с расстояния примерно 40 километров от вершины вели свои наблюдения геологи, доносились грохот и раскаты взрывов.
21 декабря из вулкана стали вылетать раскаленные куски лавы — бомбы. На фоне огненного зарева они поднимались подобно ярким искрам.
Прошло еще несколько суток. По ночам было видно, что из кратера сначала изредка, а потом все чаще и чаще вырываются огненные языки взрывов. Ярко-оранжевыми клиньями пронизывали они красное зарево, поднимаясь почти на километр над вулканом. Из жерла огненным роем вылетали сотни и тысячи бомб. Поднявшись высоко вверх, они приостанавливались на мгновение, затем медленно летели вниз и скатывались по склонам вулкана.
Настало 31 декабря 1944 года. День стоял пасмурный, сыпал мелкий снег, вулкана видно не было. Геологи в селе Ключи не отрывалась от холодных стекол стереотрубы, направленной на вершину вулкана. Вначале, когда около трех часов утра небо очистилось от облаков, казалось, что вулкан начал затихать. Высоко в небе спокойно светила полная луна. Но это было только временное затишье перед подходом к кратеру колоссальных масс газов и огненно-жидкой лавы.
Извержение Ключевской сопки 1 января 1945 года.
В 4 часа 40 минут над кратером внезапно появилось гигантское зарево, и тут же на полтора километра вознесся колоссальный оранжево-красный огненный протуберанец. Он как бы вонзался в огромную тучу клубящихся зловещих газов, которые поднимались на высоту до 7 километров над вершиной. Красные раскаленные бомбы взлетали вверх, затем ярко засверкали огромные ветвящиеся молнии.
Постепенно светало. Гигантская черная туча газов и пепла достигла уже высоты 15 километров. Она освещалась красным отблеском лавы, и это яркое, огненное зарево долго не хотело меркнуть в лучах солнца.
Вулкан бушевал весь день, и геологи, забывая об отдыхе, о еде, об опасности, неотрывно наблюдали за ним. Постепенно видимость становилась хуже; густая пелена пепла окутала все вокруг. В 4 часа дня пепел стал падать в селе Ключи, и снег из белого превратился в серый. Пепел оседал на покрытых инеем ветвях деревьев, и они казались какими-то странными сказочными растениями. Геологи подсчитали потом, что всего при этом извержении выпало около 600 миллионов кубических метров пепла.
Горячий пепел, раскаленные вулканические бомбы и газы растопили снег и лед на склонах Ключевской сопки. Бурный поток с ревом, слышным больше чем на 10 километров вокруг, понесся вниз, несмотря на двадцатипятиградусный мороз. Он застыл только через двое суток.
А на вершине вулкана из кратера медленно изливалась в это время густая, вязкая лава. Ночью она светилась, тускло поблескивая красным цветом.
Так закончилась главная, самая страшная и грозная часть извержения. Но не кончена была работа геологов. И днем и ночью направлены были их приборы на вулкан. Да разве только приборы! Образцы застывшей лавы, вулканические бомбы, пепел изучают они под микроскопом, анализируют в лабораториях.
Однажды необходимо было выяснить состав вулканических газов, и вот два смелых исследователя вулканов — геолог Попков и химик Иванов — совершили небывалый дрейф… на лавовом потоке. Температура тонкой застывшей корки у них под ногами равнялась почти тремстам градусам. Даже в специальных асбестовых сапогах невозможно было стоять на месте: приходилось поднимать то одну, то другую ногу.
