Могучие силы, поднимающие и опускающие материки

Могучие силы, поднимающие и опускающие материки

Элементы, из которых состоит земной шар, имеют разнообразные свойства.

Одни из них, как, например, кислород, железо, алюминий и многие другие, обладают большой химической активностью, вступают друг с другом в бесчисленные химические соединения, образуя окружающий нас красочный мир твердых, жидких и газообразных минералов. Другие элементы встречаются в природе в свободном химическом состоянии. Таковы, например, золото, платина, газ гелий.

Атомы большинства элементов очень устойчивы. Во всех химических превращениях кислород остается кислородом, азот — азотом, никель — никелем.

Но в природе существуют также элементы — их называют радиоактивными, — которые способны самопроизвольно распадаться. Это уран, торий, радий и некоторые другие. Их свойства удивительны и необычайны.

Представьте себе, что вы пришли в лабораторию, где имеется радий. Не ищите его на полках среди многочисленных, хранящихся в банках химикатов. Он спрятан в изолированном подвальном помещении.

В металлическом шкафу лежит трубочка со щепоткой белого порошка. Этот порошок — соль радия. Радий — редкий металл, его добыча очень сложна. Чтобы получить крупинку радия, надо подвергнуть сложной химической переработке целый вагон руды, в которой он содержится.

На трубочку с радием вы можете посмотреть только издали. Брать её в руки опасно: радий испускает невидимые, очень опасные для организма лучи. При неосторожном обращении эти лучи могут причинить сильный ожог, причем действие ожога проявится не сразу, а спустя некоторое время: на коже образуются болезненные, долго не заживающие язвы. Но в ничтожных количествах радий оказывает целебное действие. Соль радия в количестве не более нескольких тысячных долей грамма может спасти жизнь больного раком. В этом случае невидимое излучение убьет клетки злокачественной опухоли, но не причинит вреда здоровой ткани.

Соли радия светятся в темноте и выделяют тепло. Щепотка этого вещества весом в один грамм может в течение часа нагреть до кипения 25 кубических сантиметров воды. Это немного — всего ¹/₈ стакана. Но тепло выделяется непрерывно. Пройдет пять, десять, двадцать лет, а порошок в трубочке всё так же будет светиться в темноте и нагревать окружающий воздух. И лишь через 1600 лет выделяемое тепло заметно уменьшится, так как к этому времени распадётся половина имеющегося количества радия: от одного грамма радия останется только полграмма.

А что происходит с распадающимися атомами радия? Они продолжают испытывать сложные превращения: сначала из них образуются лёгкий газ гелий и тяжёлый газ радон. Радон тоже радиоактивен. Уже к концу четвёртого дня распадается половина его атомов, образуются всё новые вещества, «живущие» то несколько лет, то несколько минут, то ничтожные доли секунды. Эта цепь превращений завершается образованием устойчивого элемента — свинца.

Но сам радий образуется в земле в результате радиоактивного распада элемента урана. Энергия, скрытая в недрах атомов урана, фантастически велика: один килограмм этого тяжёлого металла может дать столько энергии, сколько её получается при сжигании 1700 тонн бензина! Но выделяется она в природных условиях чрезвычайно медленно и незаметно. Любое количество урана уменьшается наполовину лишь по прошествии четырёх с половиной миллиардов лет.

В наши дни учёные нашли способ использовать энергию деления ядер урана. Его энергия нагревает реактор первой в мире атомной электростанции, построенной в Советском Союзе.

Радиоактивные элементы рассеяны во всей земной коре. Они находятся в почве, по которой мы ходим, в камне, скатившемся со склона горы, в целебной воде минерального источника. Содержатся они обычно в ничтожных количествах. Лишь с помощью точного химического анализа можно обнаружить их присутствие в каком-либо минерале.

Радиоактивные вещества рассеяны в недрах земли неравномерно. В сравнительно лёгких породах, например в гранитах, их больше, чем в тяжёлых глубинных породах, например в базальтах. Но и в гранитной оболочке земного шара, имеющей толщину 30–40 километров, распределены они тоже неравномерно. Радиоактивные элементы обладают способностью мигрировать, то есть странствовать в природе.

В одних местах они рассеяны в ничтожных количествах, в других заметно скапливаются. Очевидно, что там, где их больше, выделяется больше тепла.

Если очаг нагрева расположен на глубине десятков километров, накапливающееся тепло не может выйти наружу. Тепловая энергия начинает разогревать каменные породы. Разогрев происходит очень медленно, но непрерывно в течение сотен тысяч и миллионов лет. В конце концов породы раскаляются, температура их достигает тысячи и более градусов.

Сжатые огромным давлением вышележащих пластов, раскалённые породы находятся в твёрдом состоянии. Но иногда в земной коре образуется над зоной нагрева трещина. Тогда давление в этом месте уменьшается, раскалённые породы быстро расплавляются, из них бурно выделяются газы.

Расплавленная жидкая магма вместе с газами устремляется по трещине вверх и часто прорывается на поверхность. Тогда происходит извержение вулкана, нередко сопровождаемое землетрясением. На поверхность изливается огненно-жидкая лава. Потоки лавы стекают по склонам вулкана, сжигая на своём пути все, что способно гореть. Застывая, лава образует толщи кристаллических разноцветных гранитов, тёмных базальтов, стекловидного обсидиана.

Вулканические извержения изменяют рельеф суши: они образуют возвышенности в виде вулканических гор и лавовых покровов.

Но и в других частях земного шара вещество не остается в покое. Минералы, из которых состоит земля, очень неоднородны по составу, отличаются друг от друга плотностью, удельным весом, температурой плавления.

В недрах земли уже миллиарды лет идет процесс расслоения её вещества: лёгкие частицы медленно всплывают вверх, тяжелые опускаются вниз. Но разве могут более лёгкие вещества «всплывать», если Земля в целом твердая? Оказывается, могут. Секрет здесь в длительности процесса. Если мы ударим молотком по куску смолы, то расколем его на части. Но положим этот же кусок на доску, расположенную наклонно; через некоторое время смола под действием силы тяжести начнет медленно стекать вниз, как очень густая жидкость. Подобным же образом становится текучим и вещество в недрах земли, на которое длительно действуют силы тяжести и давления. Движущиеся частицы объединяются в крупные массы, нагретое вещество начинает «течь» внутри земли, хотя и очень медленно, целыми потоками.

Глубоко под землей, по которой мы ходим, под дном океанов, омывающих берега континентов, совершается неустанная работа могучих природных сил: образуются очаги расплавленной магмы, огромные массы веществ медленно перемещаются вверх и вниз. И эти процессы отражаются на поверхности земли: земная кора в разных местах то опускается, то поднимается вверх, сминается в гигантские складки горных хребтов, раскалывается трещинами при землетрясениях, заливается потоками лавы при вулканических извержениях.

В одном из залов музея висит на стене большая карта земных полушарий. Но это не обычная физическая карта мира.

Светло-розовые пятна неправильной формы лишь приблизительно намечают знакомые нам очертания континентов Восточного и Западного полушарий. Эти пятна определяют границы материковых и островных областей.

Между розоватыми пятнами прихотливо изгибаются разноцветные штриховые полоски. Они обозначают подвижные области, зоны горной складчатости, прогибов и поднятий земной коры. Это тектоническая карта Земли. Греческое слово «тектоника» в буквальном переводе — «строительное искусство». В геологии оно означает структуру, то есть строение различных участков земной поверхности.

Тектоническая карта полушарий рассказывает нам о строении земной коры, о движении её участков, о процессах горообразования и образования материков. Ее разноцветные штрихи и пятна уводят нашу мысль в глубь прошедших времен.

По всем материкам разбежались на карте разноцветные полоски, обозначающие особо подвижные участки земной поверхности, так называемые геосинклинали.

В геосинклиналях земная кора то медленно опускается, то поднимается, сминаясь при поднятии в горные складки.

Горы сложены из осадочных морских пород. Когда-то на их месте были прогибы в земной коре, залитые морем. Песок, глина и другие осадки, сносимые в море реками, постепенно накапливались на дне, образуя осадочные слои.

В течение миллионов лет заполнялись морскими осадками геосинклинальные впадины. Все увеличивающаяся тяжесть осадочных пластов вызывала медленное, непрерывное опускание дна прогибов.

Во многих впадинах осадки вырастали до огромной толщины, в 10–15 километров. Затем, под действием сложных процессов, идущих в глубинных зонах земной коры, места прогибов начинали подниматься. Они как бы вспучивались, осадочные слои изгибались, вздымались вверх острыми вершинами: на поверхности земли рождалась новая горная страна.

Формирование геосинклинальных областей.

Горы имеют различный возраст. Во многих местах пролегли на карте желтые полоски, обозначающие «молодые» горы, — там, где на земном шаре поднимаются горные вершины Кавказа, Альп, Апеннин, Карпат, Гималаев, береговых горных цепей Аляски, Американских Анд. Все эти горы сформировались на земной поверхности сравнительно недавно: около 20 миллионов лет назад. Для геолога это совсем недавнее время. О геологической молодости этих гор говорит их внешний вид.

Как высоки, например, Кавказские горы, как круты их могучие склоны! На них ещё слабо сказалось разрушительное действие воды и воздуха.

Совсем другой вид имеют Уральские горы, отмеченные на карте оранжевыми полосками. Уральские горы сформировались свыше 200 миллионов лет назад. Сейчас они невысоки, имеют пологие склоны, так как подвергались длительному сильному выветриванию и размыву текучими водами.

На тектонической карте отмечены также участки, где земная кора испытывает более спокойные колебания, чем в зонах геосинклиналей. Эти участки медленно поднимаются и опускаются на протяжении сотен тысяч и миллионов лет, сохраняя более или менее ровную поверхность. Их называют платформами.

Такова, например, огромная Русская платформа, занимающая почти всю Европейскую часть нашей страны. Её равнины покрыты мощными морскими и континентальными (речными и озерными) осадочными породами. В каменноугольное время почти всю её заливало море. Затем дно моря поднялось и стало сушей. На суше начали отлагаться речные осадки. По прошествии десятков миллионов лет — в так называемый юрский период — здесь снова началось наступление моря. Территория Московской области опять скрылась под водой на долгие миллионы лет. Позднее она вновь стала сушей.

На берегу Москвы-реки, возле села Коломенского, в крутом, обрывистом береге обнажаются слои древних морских глин. Их плотные, распадающиеся на плитки пласты отложились здесь в юрский период — около 110 миллионов лет назад.

При бурильных работах было обнаружено, что под Москвой граниты платформенного массива залегают на глубине 1650 метров. Слои песка, глин, известняков, сквозь которые проходил бур, — всё это пласты осадочных пород, нараставших на Русской платформе в течение её долгой геологической истории.

Мы с невольным волнением смотрим на образцы осадочных пород, извлеченных с глубины 1,5 километра. Бесчисленное множество веков отделяет нас от того времени, когда жили моллюски, раковинки которых спаялись в плотный кусок известняка. Так же всходило тогда Солнце, так же грели его лучи, но оно светило в другом мире. Другие, не похожие на современных, растения и животные населяли Землю. Иными были очертания самих материков, и морской прибой разбивался о прибрежные скалы, ни одна из которых не сохранилась до наших дней…

Кроме геосинклиналей и платформ, на поверхности Земли имеются также устойчивые участки земной коры, называемые щитами.

Щиты — наиболее древние участки суши, которые не заливались морем со времени их образования.

Таковы, например, Балтийский и Украинский щиты. На Балтийском щите расположены Финляндия и Швеция, а в пределах Советского Союза он охватывает Карелию и Кольский полуостров. Горные породы, слагающие Кольский полуостров, были извержены из земных недр свыше 1800 миллионов лет назад. Это древнейшая суша в пределах нашей страны. К востоку и югу от Карелии Балтийский щит уходит вглубь, скрываясь под более молодыми отложениями.

Украинский, или Азово-Подольский, щит залегает под цветущими полями Украины, занимая всю область между Днестром и Днепром и доходя до Азовского моря. Слои осадочных пород покрывают щит, и его кристаллические глыбы обнажаются лишь по оврагам и долинам рек.

Но как учёные узнали возраст различных горных пород? Сейчас мы расскажем об этом.