История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие

Протеро Дональд

В отличие от большинства химических элементов, медь встречается в чистом виде (это же характерно для золота, серебра, серы и углерода в форме графита). Самородная медь часто существует в виде огромных кристаллов (рис. 2.2). В мире известно несколько природных месторождений меди: например, Верхний полуостров Мичигана, откуда ледники часто перемещали металл по Среднему Западу Соединенных Штатов. Некоторые ранние медные инструменты изготавливали из чистой самородной меди, которую можно было обрабатывать простой холодной ковкой. Культуры, использовавшие орудия труда из самородной меди, существовали минимум 11 000 лет назад, а найденному на Ближнем Востоке медному украшению в форме подвески – 10 700 лет. Следующий шаг относится к моменту, определяемому как 7500 лет назад: в Сербии был обнаружен топор, сделанный из меди, которую очистили с помощью плавки.

Рис. 2.2 Самородная медь. Источник: Shutterstock

Медный век оказался переходным периодом между каменным веком и бронзовым и в разных регионах приходился на разное время: примерно 4800 лет назад

в Китае, 5000 лет назад в Шумере и Египте, 4280 лет назад в Северной Европе и, возможно, 5000 или даже 8000 лет назад в северном Мичигане. Ледяной человек Этци нес самое ценное свое имущество – топор с медным лезвием, состоявшим из меди чистотой в 99,7 %. В его волосах обнаружено много мышьяка, а это позволяет предположить, что при жизни Этци занимался выплавкой меди. Европейская культура боевых топоров доминировала во многих регионах примерно 7500–5300 лет назад, а затем на Ближнем Востоке начали производить гораздо более прочные бронзовые орудия (для которых сплавляли медь и олово). Так начался бронзовый век. Однако спрос на медь сохранился, ведь она основной компонент бронзы.

Медный остров

В Античности медь все еще широко использовалась, хотя к тому времени уже научились очищать железо и другие металлы. Греки именовали медь словом ????o? (халькос); ее добывали всего в нескольких регионах Средиземноморья. Римляне называли медь aes Cyprium – «металл с Кипра», потому что в то время именно этот остров был крупнейшим ее месторождением. Отсюда появилось латинское слово cuprum, обозначающее медь, которое позже использовали алхимики, и химическое сокращение для этого металла – Cu. В Античности Кипр считался «островом меди».

По сути, в древности Кипр был важным местом не только из-за своего стратегического положения в восточном Средиземноморье, но и из-за богатых минеральных ресурсов. Есть свидетельства того, что культуры охотников-собирателей существовали на острове более 12 000 лет назад, и на Кипре же обнаружены некоторые из самых старых все еще используемых колодцев: им 10 500 лет. Древние племена, по-видимому, способствовали исчезновению здешних млекопитающих ледникового периода, таких как карликовые бегемоты и карликовые слоны (для Кипра, как и для других островов, например Мадагаскара и Крита, характерна островная карликовость – постепенное уменьшение размера животных тех или иных видов). Могилы людей и их домашних кошек на Кипре относят примерно к 9500-м гг. до н. э., то есть они старше всех египетских мумифицированных кошек. Крупное неолитическое поселение Хирокития появилось примерно 8800 лет назад, и это один из старейших, хорошо сохранившихся памятников неолита.

В течение нескольких последующих тысячелетий Кипр захватывали почти все державы Древнего мира – в первую очередь ради меди. Около 1400 г. до н. э. здесь появились представители микенской цивилизации; вторая волна вторжения произошла в середине XI в. до н. э., когда эта греческая культура таинственным образом исчезла в других местах. Кипр играл важную роль также в микенской и в греческой мифологии. Считается, что здесь на берегу из морской пены родилась Афродита, здесь же появился и Адонис. Именно на Кипре легендарный скульптор Пигмалион создал свой шедевр – Галатею, которую боги в награду мастеру превратили в настоящую женщину. Киприотом был основоположник стоической философии Зенон из Китиона, который около 300 г. до н. э. принес идеи стоицизма в Афины.

К VIII в. до н. э. на южном побережье Кипра появились финикийские колонии, использовавшие для вывоза ценной меди из рудников всю мощь финикийской морской торговой державы. В 708 г. до н. э. остров завоевала Ассирийская империя; затем ассирийцы уступили его египтянам, которых в 545 г. до н. э. сменили персы. Во время Ионийского восстания греческих городов, начавшегося в 499 г. до н. э., жители острова тоже поднялись против Персидской империи: их предводителем был Онесил, царь города Саламин. Восстание подавили, однако остров остался в основном греческим по культуре и в значительной степени автономным. Греки на острове приветствовали появление Александра Македонского, изгнавшего персов в 333 г. до н. э. Когда Александр умер и его царство была разделено между его полководцами, Кипр стал частью эллинистического птолемеевского Египта. Наконец, в 58 г. до н. э. на остров вторглись римляне, и он оставался частью Римской империи (а позже ее преемницы – Византийской империи) до тех пор, пока английский король Ричард Львиное Сердце не захватил его во время Третьего крестового похода в 1191 г. Ричард использовал Кипр как базу для своих попыток завоевать Святую Землю, а позже продал остров рыцарям-тамплиерам, которые в свою очередь перепродали его бывшему королю Иерусалима Ги де Лузиньяну. После смерти последнего короля из династии Лузиньянов в 1473 г. остров перешел под контроль Венеции; так продолжалось до 1570 г., когда полномасштабное вторжение 60-тысячной османской армии отдало Кипр под власть мусульман. Несмотря на то что на протяжении истории Кипром правили многие народы, кровавые времена в его судьбе в значительной степени основывались на противоречиях между его древней греческой культурой и более поздней мусульманской культурой, доминировавшей после османского завоевания. В 1974 г. остров был разделен надвое: на северо-востоке появилась Турецкая Республика Северного Кипра (признанная только Турцией), в то время как в Республике Кипр на юго-западной части острова преобладает греческая культура.

Слайс океана [9]

Что сделало Кипр самым богатым источником меди в античном мире, превратив его в цель стольких сражений и вторжений? Медь собирали на острове еще 6000 лет назад: почти чистая медь просто лежала на земле. Но этих залежей надолго не хватило, и вскоре первые жители острова нашли источник происхождения этой поверхностной меди – офиолиты гор Троодос в центральном Кипре.

Термин «офиолит» для описания специфических горных пород, найденных в Альпах, предложил в 1813 г. выдающийся французский естествоиспытатель Александр Броньяр. Слово происходит от греческого ???? («змея»), поскольку такие образования, в основной своей части возникшие как лавы черных базальтов на морском дне, напоминали гладкую и блестящую змеиную кожу. Затем они метаморфизовались, сохранив при этом сходство с кожей змеи, и получили название серпентинитов (на этот раз от латинского обозначения змеи – serpens). Офиолиты были обнаружены на Кипре в 1968 г., а затем и в других местах – таких,

например, как Греческая Македония и Оман. Они всегда образовывали странную, но предсказуемую последовательность пород. Верхняя часть толщи была сложена океаническими осадками, которые подстилались лавами, формировавшимися в виде пухлых выпуклостей, отсюда их название – «подушечные лавы» (рис. 2.3A). В то время никто не знал их происхождение, но сегодня мы можем наблюдать, как они всякий раз образуются при подводных извержениях. Если вы введете словосочетание «извержение подушечных лав» [10] в любой поисковой системе, то найдете много видео этих бурных выбросов. По мере того как подводный лавовый поток продвигается под толщей океана, всё новые порции горячей лавы прорываются через трещины в остывающей затвердевшей внешней оболочке, вытекая наружу, словно из тюбика с горячей зубной пастой (рис. 2.3B). В результате закалки и охлаждения морской водой эти частицы докрасна раскаленной лавы мгновенно превращаются в холодную и черную породу с шаровыми или подушечными формами.

9

Слайс – пластина океанической коры, срезанная пологими тектоническими нарушениями и надвинутая на континент. – Прим. науч. ред.

10

Англ. pillow lava eruption. – Прим. ред.

Рис. 2.3 (A) Подушечные лавы, образованные подводными извержениями, к западу от пирса поселка Порт-Сан-Луис (Калифорния). Фото автора. (B) Подушечные лавы, извергающиеся под водой. Источник: Wikimedia Сommons

Непосредственно под слоями подушечных лав находились массивы сближенных вертикальных плит застывшей лавы, известные как пластинчатые (или параллельные) дайки (рис. 2.4). В течение десятилетий никто не знал причины их образования, но со временем геологи поняли, что они представляют собой тела заполнения застывшей лавой гигантских вертикальных трещин в земной коре. Магма вытекала через такие трещины, питая подушечные лавы, а затем быстро застывала и охлаждалась в них с образованием вертикальных лавовых «ребер» – тех самых пластинчатых даек. Под подушечными лавами и пластинчатыми дайками располагались древние магматические камеры с застывшей магмой, заполненные породами, известными как расслоенные, или полосчатые, габбро [11] , которые имеют тот же химический и минералогический состав, что и вышележащие базальты. Расплав, давший начало этим породам, медленно остывал в магматической камере, а не извергался в виде лавы, поэтому слагающие ее кристаллы оказывались намного крупнее, чем в вулканических породах. Наконец, многие офиолитовые комплексы в своих нижних слоях содержали перидотиты – породы, которые, как мы теперь знаем, представляют собой пластины-слайсы (слои) верхней мантии.

11

В переводе с латыни gabbro – «ровный», «гладкий». – Прим. ред.

Рис. 2.4 Пластинчатые (параллельные) дайки на Кипре. Источник: Wikimedia Сommons

Таинственные офиолитовые породы Кипра и других областей были закартированы и описаны более 150 лет назад, но, повторяю, никто не мог объяснить, как образовались такие любопытные породные ассоциации. Ответ появился только в конце 1960-х гг. благодаря революционной концепции тектоники плит (о чем подробно пойдет речь в главе 8 и далее). Геологи начали понимать, что, когда дно океана расширяется за счет раздвижения океанических плит в стороны от оси срединно-океанического хребта, естественным продуктом такого процесса (спрединга) оказываются офиолиты (рис. 2.5). Верхняя часть расширяющейся коры должна состоять из подушечных лав, образующихся магмой, достигшей морского дна и застывшей под толщей воды. Под этими лавами будут располагаться вертикальные трещины, получившиеся в результате горизонтального раздвижения коры и заполнявшиеся лавой с образованием пластинчатых даек. А источником всего этого вулканического материала являлись глубоко расположенные магматические камеры с расслоенными габбро; некоторые офиолиты, встречающиеся еще ниже, могут содержать даже слайсы верхней мантии.

Рис. 2.5 Образование офиолитового комплекса в срединно-океанических хребтах. Составлено по нескольким источникам

Но как именно породы, образовавшиеся на самом дне океана, оказались на суше – например, на Кипре? Это тоже результат тектоники плит. Когда две плиты сталкиваются, одна из них (сложенная океанической корой) обычно сдвигается под другую и погружается в мантию в зоне этого столкновения (субдукции). Оконечность плиты (слэб) соскальзывает в мантию обычно плавно и спокойно, но покрывающие слэб осадочные породы океанического дна при этом в значительной мере срезаются, соскребаются и пристают к вышележащей плите, образуя аккреционную [12] призму или аккреционный клин. Иногда от опускающегося слэба отделяется и вдавливается в аккреционную призму слайс самой океанической коры. Это можно заметить в офиолитах Калифорнии, в западных предгорьях Сьерры, в горах Кламат и особенно в хребтах Тихоокеанского побережья, которые образовались, когда Калифорния была зоной субдукции. Офиолиты также образуются при столкновении двух континентов, когда разделявшая их океаническая кора захватывается и выдавливается вверх в формирующийся горный пояс. Именно так произошло на Кипре, когда Африканская плита столкнулась с Анатолийской плитой Евразии.

12

От лат. accretio – «приращение, увеличение». – Прим. ред.