Вам, земляне(Издание второе, переработанное)

Зигель Феликс Юрьевич

Днем и ночью, летом и зимой Солнце нагревает горные породы в разной степени. Это приводит в конце концов к их растрескиванию. В трещины попадает вода, замерзающая при морозе. Лед с огромной силой давит на стенки трещин, расширяя их. Аналогичную роль иногда выполняют и живые организмы, например корни растений, проникшие в расщелины. Даже тогда, когда вода не замерзает, она способна постепенно, исподволь разрушать горные породы. Многократное намокание и высыхание породы ослабляет силы сцепления между частицами, и она растрескивается, разламывается на части. Ветер довершает разрушительную работу своих союзников по «сглаживанию» земной коры.

Некоторые из минералов (например, сульфиды, пироксены) настолько неустойчивы, что под действием кислорода воздуха,

углекислого газа, воды и органических кислот испытывают химическое преобразование, называемое химическим выветриванием. Немалая роль в этом принадлежит живым организмам, выделяющим органические кислоты и способствующим накоплению в продуктах разрушения органического вещества.

В целом атмосфера стремится сгладить лик планеты, упростить ее рельеф. Если бы это было в ее силах, она сделала бы нашу Землю такой же гладкой как бильярдный шар. И в этом ей помогла бы гидросфера.

Гидросфера и полезные ископаемые

Гидросферой называется водная оболочка нашей планеты. В некоторых частях она образует обособленные бассейны (океаны и моря, реки и озера), в других — пропитывает земную кору в форме подземных вод. Общий объем воды на Земле оценивается в 1,8 млрд кубических километров, причем на моря и океаны приходится около 73 %, примерно 25 % воды находится в земной коре и около 2 % — в озерах, реках, болотах и ледниках.

Вода — единственный минерал, который в земных условиях встречается во всех трех фазовых состояниях — твердом, жидком и газообразном. Как писал В. И. Вернадский [7] , «…вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных процессов. Есть серьезные основания полагать, что вода присутствует не только в атмосфере, гидросфере и земной коре. По оценке акад. А. П. Виноградова, мантия содержит около 2·10²⁶ граммов воды, что примерно в десять раз больше массы всей земной коры. Скорее всего гидросфера „подпитывается“ водой мантии. Когда действует вулкан или гейзер, этот процесс становится очевидным, но происходит он, наверное, постоянно на протяжении всей геологической истории. Изнутри наружу вода движется, вероятно, не столько благодаря фильтрации растворов и газов, сколько за счет диффузии отдельных атомов, ионов и молекул. В явлении водообмена между мантией и земной корой пока много неясного, но уже обсуждаются конкретные гипотетические механизмы этого процесса» [8] .

7

Вернадский В. И. Избранные сочинения. Т. IV М., изд-во АН СССР 1960, с. 16.

8

Подробнее см. в работе С. М. Григорьева «Роль воды в процессах образования земной коры». Сборник «Пути познания Земли» (М., «Мысль», 1971).

Что касается водообмена между внешними водными бассейнами и атмосферой, то здесь все достаточно ясно. Испаряясь под действием солнечного тепла, вода попадает в атмосферу, а при охлаждении и конденсации выпадает на земную поверхность в виде дождя или снега. Подсчитано, что за год в атмосферу поступает при испарении с поверхности Мирового океана 448 000 км³ воды. В виде осадков возвращается 412 000 км³, в виде речного стока — 36 000 км³ (рис. 21).

Рис. 21. Круговорот воды на Земле.

Воды, стекающие в моря и океаны с суши, называются текучими водами. При своем движении они размывают горные породы. Этот

процесс получил название эрозии. Следы эрозии видны повсюду. Небольшой водный поток образует рытвину, которая по мере углубления превращается в овраг. Овраги растут и разветвляются до тех пор, пока вода не выработает так называемый профиль равновесия и овраг не превратится в балку с задернованными склонами. Каждая река вместе со своими притоками образует речную систему. Крупнейшая из них — система р. Обь, имеющая площадь водосбора около 3,35 млн. квадратных километров. За год реки выносят в моря и океаны огромное количество воды (например, река Амазонка — 3160 км³). Разрушая поверхностные породы, реки меняют рельеф суши — возникают речные долины, горные хребты превращаются в совокупность постепенно сглаживающихся холмов.

Ежегодно реки переносят в Мировой океан около 3,2 млрд, тонн растворенных в воде веществ. На дне рек толща осадков, состоящих из разрушенных водами горных пород, иногда составляет десятки и даже сотни метров. Среди осадков встречаются обломки руд и других ценных материалов. Когда их много, они образуют россыпи полезных ископаемых и россыпные месторождения {золота, платины, алмазов и др.). Мелкие чистые пески используются для изготовления стекла, а песчаные глины — для производства строительного кирпича.

Таким образом, текущие воды не только разрушают, но и созидают. Точнее, человечество сумело использовать даже силы разрушения.

Подземные воды образуются двояким путем — частично вода поступает с поверхности Земли, частично — из глубоких земных недр (возможно, из мантии). Запасы подземных вод весьма значительны. Так, например в Западной Сибири существует артезианский бассейн площадью около 3 млн. квадратных километров. Подземные воды широко используются и в лечебных, и в промышленных целях. Но не следует забывать, что они изнутри разрушают земную кору, образуя иногда очень протяженные карстовые пещеры.

Даже в твердом состоянии вода разрушает земную кору: сползая с гор и возвышенностей под действием тяжести, ледники подобно исполинскому утюгу сглаживают неровности рельефа. Чем толще ледник, тем сильнее давит он на свое твердое ложе, тем разрушительнее его работа. А толщина льда иногда бывает очень большой. Например, ледяной щит Антарктиды, содержащий 90 % всего земного льда, имеет среднюю толщину около 2 км. Ледники Антарктиды медленно (100–150 м в год) сползают в океан и, обрушиваясь с берегов в воду, становятся плавающими ледяными горами — айсбергами.

Моря и океаны, так же как и реки, разрушают свои берега. Причина — почти постоянные удары волн о берег, иногда достигающие огромной силы. Так, в Сочи при сильном шторме волны обрушиваются на каждый квадратный метр берега с силой 15–18 тонн! Конечно, и здесь разрушение сопровождается созиданием — образованием осадков, причем основную долю осадков Мирового океана составляют органические или известкового и кремнистого состава.

Из полезных ископаемых, связанных с морскими отложениями, следует отметить серу, фосфориты, марганец, железо и другие промышленно ценные вещества. В пляжевых песках разрабатываются россыпи таких редких элементов, как титан и цирконий, торий и ванадий. На побережье океанов открыты россыпи алмазов, а на дне — запасы нефти.

На фоне этих огромных природных богатств полезные ископаемые, которые создаются озерами и болотами, т. е. почти стоячей водой, могут показаться незначительными. Но это не так. В озерных и болотных отложениях встречаются промышленные залежи торфа, бурого угля, горючих сланцев, каменного угля, нефти. К этому следует добавить месторождения песка, глин, известняков, различных солей, железных и марганцевых руд.

Мы надеемся, что у читателя не создалось неверного представления, будто земная кора под морями и океанами богаче, чем на континентах. Ведь образование месторождений происходит не столько в ходе накопления осадков, сколько при дифференциации вещества, сопровождающей магматические процессы, а также в процессе миграции различных растворов в земной коре.