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

Протеро Дональд

На дне океана

Возникновение офиолитов в срединно-океанической зоне спрединга было подтверждено многочисленными измерениями и наблюдениями за современными океаническими хребтами в 1970-х гг. Но почему офиолиты, подобные кипрским, богаты такими полезными ископаемыми, как медь? Эту загадку решили в 1977 г., когда на дне океана было сделано поразительное открытие. Используя небольшую исследовательскую подводную лодку «Алвин», которая могла погружаться почти на 4800 м, ученые Океанографического института Вудс-Хоул часами исследовали морское дно в пределах срединно-океанических хребтов.

На таких глубинах стоит сплошная чернильная тьма. Температура воды чуть выше нуля, а давление доходит до 400 атмосфер, то есть в 400 раз превышает атмосферное давление на уровне моря. Оно раздавило бы судно, если бы субмарина не была специально рассчитана на

такие погружения. Специалистов, управлявших «Алвином», ждали не только обширные участки подушечных лав, но и гораздо больший сюрприз – они увидели перегретые струи (плюмы) черной, сильно минерализованной кипящей воды, которые вырывались из трубообразных формирований, состоящих из сульфидных минералов типа пирита (сульфида железа с формулой FeS₂, известного также как «золото дураков») (рис. 2.6). Эти гидротермальные источники получили название «черные курильщики». Их трубы образовались, когда холодная морская вода просачивалась через трещины в горячую магму внизу, затем закипала и поднималась вверх в виде горячих черных струй, несущих сульфидные минералы. Они включали не только пирит, но и сульфиды меди (ковеллин, CuS; халькозин, Cu₂S; халькопирит, CuFeS₂), сульфиды цинка, сульфиды свинца, а также марганец, серебро, золото и другие рудные минералы. Перегретая вода, просочившаяся через трещины в земную кору, растворяла эти вещества, а затем они – при встрече с холодной морской водой – начинали кристаллизоваться и осаждаться из горячих растворов.

Рис. 2.6 Перегретая морская вода в срединно-океанических хребтах создает струи (плюмы) кипящей воды, насыщенной растворенными минералами, которые выпадают в осадок и образуют трубы «черных курильщиков». Источник: Wikimedia Сommons

Еще более удивительным было то, что «черные курильщики» поддерживали целое сообщество организмов, ранее совершенно неизвестных науке. Там обитали гигантские моллюски величиной более метра, длинные трубчатые черви, странные крабы-альбиносы и другие существа, которых никогда раньше не видели. Я хорошо помню, как посетил один семинар в Вудс-Хоуле в 1978 г., когда работал над дипломом, и увидел этих диковинных животных, которых ученые впервые показывали своим коллегам.

Со временем специалисты поняли, что все эти необычные создания представляют собой уникальное биологическое сообщество, встречающееся только в глубоководных источниках срединно-океанических хребтов. В отличие от большинства экологических сообществ, у которых пищевая цепь основана на растениях, преобразующих солнечный свет в органическое вещество с помощью фотосинтеза, обнаруженные ассоциации живых организмов существовали в мире без солнечного света. Их пищевая цепь начиналась с сульфатредуцирующих бактерий, которые живут в перегретой морской воде, богатой серой, и преобразуют энергию горячих источников в углерод с помощью хемосинтеза. Все животные, находящиеся выше в этой пищевой цепи, питались либо непосредственно этими бактериями, либо более мелкими организмами, которые данных бактерий поедали. Таким образом, школьное утверждение, что в основании всех пищевых пирамид лежат растения, неверно для дна океана. Там вместо фотосинтетических сообществ, основанных на растениях, существуют сообщества хемосинтетические, основанные на бактериях.

«Черные курильщики» также дали разгадку богатых медью офиолитов Кипра. Они естественным образом концентрируют минеральные вещества, такие как железо, медь, цинк, свинец, марганец, сульфиды других металлов. Перегретая вода растворяет эти соединения, а затем они осаждаются в трубах. Стало быть, древние добытчики меди на Кипре, не ведая того, получали свои богатства от какого-то фрагмента юрского морского дна с древними «черными курильщиками» – фрагмента, который был поднят на вершины гор Троодос в результате тектоники плит.

03. «Оловянные острова» и Бронзовый век

Касситерит

Бронза была таким же ценным сырьем, как нефть сегодня.

Археолог Кристиан Кристиансен

На край земли

В древние времена морские плавания были опасным делом. Корабли не могли уходить далеко от берега; небольшие паруса или команда рабов на веслах не позволяли

двигаться быстро; карты у мореплавателей были плохими. Большинство древних цивилизаций относились к сухопутным и отправляли в сражения армию, а не флот. Масштабную морскую культуру развили только несколько народов – например, финикийцы в восточном Средиземноморье или греки, плававшие между своими многочисленными островами. Но даже такие морские народы, как финикийцы, у которых появились первые приличные карты, не имели возможности определять свою долготу и тем самым точно устанавливать собственное местонахождение. Поэтому в открытом море они перемещались только на небольшие расстояния, по мере сил стараясь прижиматься к берегу.

Римляне завоевали все земли, окружавшие Средиземное море, и называли его Mare nostrum, «наше море», потому что правили на всех его берегах. Появившееся в III в. латинское название Mare Mediterraneum буквально означало «Море посреди земли» из-за расположения в центре Римской империи. Тем не менее военный флот использовали ограниченно; римляне больше полагались на свои хорошо обученные легионы.

Очень немногие средиземноморские корабельщики осмеливались заходить в неведомые воды Атлантического океана, который для народов того времени был краем Земли. Действительно, название океана происходит от древнегреческого мифа о титане по имени Атлант или Атлас, который держал на своих плечах небесный свод; его же имя носят горы Атлас к югу от Гибралтарского пролива. Две скалы, обрамляющие этот пролив (Гибралтар в Испании и Джебель-Муса в Северной Африке), известны как Геркулесовы столбы, что отражает греческий миф о Геракле, который во время одного из своих 12 подвигов ненадолго принял ношу Атланта. Все, что располагалось дальше этих коварных вод, считалось царством неизвестного. Это одна из причин, почему Платон поместил свою мифическую Атлантиду за Геркулесовыми столбами.

Однако морские нации, открывшие месторождения меди на Кипре (см. главу 2), отчаянно нуждались и в другом металле – олове. В древнем мире оно имело колоссальное значение: при соединении с медью (5–20 % от ее доли) образуется бронза – сплав, который тверже, чем любой другой металл, известный в то время, и который проще обрабатывать, чем олово или медь по отдельности. Этот первый металлический сплав можно было превратить в превосходные инструменты и оружие. Так начался бронзовый век.

Олово настолько редко встречается в Европе, что спрос на него был крайне велик. Многие торговцы преодолевали в его поисках большие расстояния – особенно после того, как истощились месторождения в Средиземноморье. Финикийцы первыми добрались до месторождений олова на юго-западе Британии, а источник их оловянных богатств стал строжайшей тайной. По легенде, капитан корабля из Карфагена (финикийского города-государства, расположенного на территории современного Туниса) предпочитал разбить свое судно, нежели рисковать тем, чтобы его выследили греческие, а позже и римские корабли, обнаружив утаиваемый источник этого драгоценного металла. Греки, сражавшиеся с финикийцами за контроль над Средиземным морем, знали о легендарных «Оловянных островах», которые они называли Касситеридами, но не представляли их местоположение (рис. 3.1). Как показывают многие карты, мореплаватели считали, что Касситериды – это острова, а не часть той суши, которую затем открыли восточнее и нарекли Бреттанией. Впервые в истории о Британских островах упоминается именно как об «Оловянных островах».

Рис. 3.1 Карта античного мира из «Географии» Страбона (примерно 18 г. до н. э.), на которой Касситериды показаны в виде островов, отделенных от «Бреттании» – именно так в древности воспринимали Корнуолл. Источник: Wikimedia Сommons

Тем не менее античные авторы активно обсуждали легендарные источники финикийского олова. Уже в 500 г. до н. э. Гекатей Милетский писал о землях за Галлией, где добывали этот металл. Около 325 г. до н. э. Пифей из Массалии добрался до Британии, где, согласно сообщениям о его путешествии [13] , обнаружил процветающую торговлю оловом. Греческий астроном и географ Посидоний упоминал о торговле оловом с Британией около 90 г. до н. э.

13

Книга Пифея «Об океане» до нас не дошла; сохранились лишь упоминания о ней у других авторов.