Магма, которой не было

01 апреля 1971 года, 00:00

Магма, которой не было

«Обеспечить в новом пятилетии: ...проведение исследований в области геологии ...для выявления закономерностей размещения полезных ископаемых, повышения эффективности методов их поиска...»
Из проекта Директив XXIV съезда КПСС

Пуще огня здравый смысл боится абсурда. Дойдя до нелепицы, мысль шарахается прочь, ибо на что может рассчитывать здесь строгая наука?

Исследователь, так относящийся к абсурду, рискует упустить идущее в его руки открытие.

Возможно, сама эта мысль выглядит диковатой. Но не судите поспешно, ибо с абсурдом и здравым смыслом в науке дело обстоит далеко не так просто, как кажется.

Один профессор в качестве примера геологического абсурда любил рассказывать студентам такой анекдот.

— Иду я, понимаете, вдоль гранитного массива. Вижу — сидит на скале студентка и что-то выколачивает молотком. «Девушка, — спрашиваю, — что вы тут делаете?» — «Фауну ищу, профессор...»

Ох и смеялись же студенты вслед за своим наставником!

И было отчего. Посмотрим в «Геологическом словаре», что такое граниты. Вот: «Граниты — полнокристаллическая магматическая порода...»

Магматическая — в этом суть! Магма, как известно, огненный расплав земных глубин. Искать в застывшем расплаве остатки древних организмов — фауну — занятие столь же бессмысленное, как попытка найти след розы, брошенной в кипящую сталь. Бедная, неграмотная студентка — она явно проспала все лекции!

Но вот какая странная произошла недавно история. Уже не студентка — уважаемый исследователь, доктор геолого-минералогических наук вышла в поле, чтобы искать фауну в гранитах... Но это тоже присказка.

Дело вроде бы дней давно минувших та ожесточенная баталия, с которой началось развитие современной геологии. «Все из огня!» — было написано на знаменах школы, отстаивавшей происхождение всех пород из магмы. «Нет, все из воды!» — доказывали нептунисты.

Победили сторонники магмы. К началу XIX века было признано, что большинство горных пород, слагающих земную кору, — граниты, сиениты, диориты, базальты, габбро, перидотиты произошли из расплава. Морское — осадочное или органическое происхождение имеют лишь песчаники, сланцы, известняки и тому подобные образования.

Не согласился с этим в XIX веке, пожалуй, один только Гёте, который был не только великим поэтом, но и замечательным естествоиспытателем. «Бедные скалы, бедные, — писал он. — Вам надо огню подчиниться, хотя никто не видел, как вас породил огонь».

Но это уже был спор против очевидности. Как это «никто не видел», что скалы породил огонь? «Боже, как это походило на горнило гигантской доменной печи! Только здесь мы были не на заводе, а проникли в тайны планеты. То, что там кипело, было гораздо больше, чем металл, расплавленный по воле человека в созданном человеком котле. Это вещество самой Земли, грозно плескавшееся по поверхности колодца, глубина которого (я это всем своим существом чувствовал) превосходила все человеческие масштабы — была бездонной».

Это свидетельство принадлежит нашему современнику — отважному вулканологу Гаруну Тазиеву. Но то же самое могли наблюдать — и наблюдали — современники Гёте. Как можно усомниться в начале всех геологических начал — пылающей магме, когда вулканы так щедро извергают огнедышащую лаву?

И сомневающихся не стало. Шли десятилетия, истек

XIX, наступил XX век, а солнце магматизма безмятежно сияло на геологических небесах. Все сходилось на редкость удачно. Сначала, по Канту — Лапласу, возникла огненная Земля. Она медленно остывала, покрывалась корой, морщилась горными складками; на отвердевшей пленке возникла жизнь; солнце, ветер, вода, организмы стачивали неровности, осадки отлагались на дне морей, а под толщей коры по-прежнему клокотал океан магмы, заливая разломы лавой, сотрясая твердь ударами землетрясений. Кому мало было авторитета теории и свидетельства вулканических извержений, тот мог взглянуть на данные бурения, которые неопровержимо указывали, что всюду и везде температура растет с углублением скважины (в среднем один градус на 33 метра проходки). Все выглядело настолько убедительно, что даже в книге одного из самых выдающихся геологов современности, изданной в 30-х годах, мы находим строчки, приглашающие нас совершить путешествие в глубины планеты, где «...в самом начале путешествия мы попадаем в раскаленную, расплавленную массу».

И вдруг геофизики выяснили, что нет в глубинах Земли никакого океана магмы! Что Земля твердая от самой поверхности до ядра и что сейсмические волны не прощупывают сколь-нибудь крупных очагов расплава. Итак, с океаном магмы в XX веке пришлось расстаться. А теория магматизма... Теория магматизма осталась.

Потому что нельзя спорить с фактами. Нельзя отрицать, что температура Земли растет с глубиной. И надо быть сверхсолипсистом, чтобы отрицать вулканы. А для объяснения всех этих явлений магма вовсе не обязательна. Под толщей земной коры залегает вещество мантии, которое нагрето до высоких температур и которое не плавится только потому, что на него воздействуют колоссальные давления. Стоит при какой-нибудь тектонической подвижке давлению ослабнуть, как вещество переходит в жидкое состояние. Оно-то и питает вулканы, оно-то и порождает все типы изверженных пород.

Однако расплав не всегда находит выход на поверхность. Иногда он остывает в глубине, — тогда возникают породы типа гранита или темноцветного габбро. Они отличаются от излившихся пород (например, базальта) тем, что состоят из четких, как правило, хорошо различимых кристаллов, тогда как для лавовых пород такое строение нехарактерно. И физико-химия дает ответ — почему. Излившаяся на поверхность порода остывает быстро; слагающие ее минералы просто не успевают как следует кристаллизоваться. Породы точно такого же химического состава, но медленно остывающие в глубине, образуют полноценную кристаллическую структуру. Типичный образчик таких пород — гранит.

Так породы сами себе выписывают метрику. Есть даже минералы — термометры, по состоянию которых можно судить, при какой температуре возникла та или иная порода.

Как видим, постулат магматического происхождения гранитов подперт вескими доказательствами.

Тем нелепей в нем усомниться.

Доктор геолого-минералогических наук Н. П. Малахова сделала это. Поступить так ее заставили некоторые, на первый взгляд, ни в какие ворота не лезущие факты.

Н. П. Малахова — специалист-палеонтолог. Лет семь назад ей пришлось заняться изучением одной своеобразной толщи — так называемых зеленокаменных пород Восточного Урала. Эта толща уже доставила геологам немало скверных минут. В общем-то было ясно, что она образована преимущественно вулканическими породами. Но время их сильно изменило, кроме того, местами вулканические породы перемежаются осадочными, причем на редкость путано. Н. П. Малаховой надлежало применить для изучения толщи новый для Урала метод микропалеонтологических исследований. С тем она и отбыла в поле.

Она нашла фауну не только в осадочных породах, но и в лаве. Это вызвало интерес и замешательство. Но это еще не было потрясением основ.

Потому что отпечатки фауны в лаве находили и раньше.

Консель, слуга профессора Аронакса из романа Жюля Верна «80 000 километров под водой», с завидной лихостью умел классифицировать проплывающих мимо иллюминатора «Наутилуса» рыб. Это отнюдь не исключительное умение: любой грамотный зоолог и ботаник уверенно классифицирует объекты живой природы, особенно если под рукой имеются справочники. Геологам приходится трудней.

В мире растений дуб — это всегда дуб, а не клен и тем более не сосна. Ботанику не грозит встреча с «дубо-кленом» или «дубо-сосной». Геолог же имеет дело с подобными «гибридами», пожалуй, чаще, чем с «чистыми» породами. Кроме таких пород, как, например, гранит, сиенит, диорит, имеются еще граносиенит, гранодиорит — типичные «дубо-клены». Бывает и того хуже. Есть, скажем, порода «гранит» и есть другая порода — «гнейс», которые отличаются друг от друга, между прочим, и способом возникновения. Но они, случается, образуют «гибрид» — гранито-гнейс. Вот как определяет эту породу тот же «Геологический словарь»: «Гранито-гнейс — в понимании большинства исследователей (есть, стало быть, и другое понимание!) синоним термина гнейсо-гранит, а некоторые называют гранито-гнейсом гнейс, обладающий составом гранита, который может иметь различное происхождение... в отличие от гнейсо-гранита, являющегося магматической породой».

Вот так. Вот и разбирайся, что есть что...

Дело в том, что камень живет очень сложной и бурной жизнью. Породы непрерывно видоизменяются под воздействием внешних условии. Это настолько мощный и всеобъемлющий процесс, что, кроме магматических и осадочных пород, выделяются еще породы метаморфические. Два слова сказать о них необходимо.

Допустим, благодаря подвижкам земной коры пласт песчаника опустился в глубины. Там он подвергся воздействию высоких температур, давлений, перегретых растворов. И нет больше песчаника. Он стал похож уже не на осадочную, а на магматическую породу, даже если избежал переплавления. Он превратился в метаморфическую породу.

Метаморфизму подвергаются не только осадочные, но и магматические породы. Метаморфизм — нечто вроде мельницы, которая перемалывает любое зерно.

Теперь можно вернуться к тем случаям, когда в лавах находили фауну. На ум сразу же приходило простое объяснение: породу неверно определили. Ее сочли лавой, а на самом деле это не лава, а осадочная порода, так метаморфизовавшаяся, что появилось сходство с лавой.

Все. Точка.

Н. П. Малахову, однако, удивило количество «лав», имевших фауну. Получалось так, что вся зеленокаменная толща, протянувшаяся вдоль Урала на сотни километров, сложена не столько лавами, как принято было считать, сколько осадочными метаморфизованными породами. Она даже сделала вывод, что зелено-каменную толщу надо бурить на нефть и газ. Рекомендация была встречена недоуменным молчанием. Правда, в зеленокаменной толще изредка находили следы газонефтепроявлений, но значения им, понятно, никто не придавал. Какая может быть нефть, какой газ в вулканическом комплексе пород!

(Между прочим, несколько месяцев назад скважина, которую в зеленокаменной толще бурили на медь, дала... нефтяной газ! Но это замечание в сторону.)

Скептицизм, с которым были встречены выводы (одно дело пересмотр происхождения тех или иных пластов, совсем другое — когда переоценке подвергнута вся зеленокаменная толща), — этот вполне понятный и в известной мере оправданный скептицизм побудил Н. П. Малахову продолжить поиски.

Собранные воедино литературные данные о находках фауны в «неподобающем» месте обрисовали удивительную картину. Оказывается, и в XX веке, и в XIX веке фауну изредка находили буквально во всех метаморфических и магматических породах. Кроме гранитов. Каждый случай в отдельности ровно ни о чем не говорил. Но вместе... Да и то некоторые случаи явно противоречили здравому геологическому смыслу. Так, например, американские исследователи Холл и Эмлик нашли в перидотитах Тенесси обломок стебля морской лилии. Перидотиты считаются магматическими породами. Как мог организм сохраниться в расплаве? И это был не тот случай, когда все можно было списать на метаморфизм — перидотит заполнил канал стебля! Чтобы хоть как-то объяснить феномен, ученые сделали вывод, что магма имела очень-очень низкую температуру... Настолько низкую, что в ней сохранились твердые части органики.

Но ведь чтобы расплавить камень, нужны высокие температуры! Неважно. Если факт противоречит теории, то его нужно подладить под теорию, даже если при этом страдает логика.

А если поступить наоборот?

Граниты высились несокрушимым бастионом. Никто никогда в них фауну не находил. И не искал. Думать даже об этом не смел. Ибо граниты — это магма, магма и еще раз магма.

Впрочем, не совсем так. Академик В. А. Сидоренко еще в 50-х годах обнаружил на Кольском полуострове граниты, в которых явственно была видна структура речных осадков! Этот поразительный факт в ряду с некоторыми другими заставил исследователей принять вывод, что и граниты могут иногда возникать путем метаморфизма из осадочных пород. Но при высоких температурах. Магматическую природу магматических пород не следует понимать прямолинейно. На больших глубинах давление, как уже говорилось, настолько велико, что порода даже при очень высоких температурах не в состоянии расплавиться. Значит, магматическая купель не обязательно должна быть жидкой. Важно, что она горячая, очень горячая. Только тогда из нее могут выйти граниты.

Вопреки постулату Н. П. Малахова принялась искать в гранитах фауну.

Она нашла фауну. В гранитах, имеющих минерал-термометр, который «показывал» температуру образования, равную 1100 градусам. Фауна (брахиаподы) была замещена минералами гранита, но облик ее сохранился настолько, что можно было определить род, а в одном или двух случаях даже вид существ.

Но при температуре выше тысячи градусов фауна не могла сохраниться! Значит, не было высоких температур образования гранитов. Тем более не было магмы.

Фауну удалось найти в различных гранитных массивах разных частей Урала. А после того как в «Докладах Академии наук СССР» появилась статья Н. П. Малаховой и члена-корреспондента АН СССР Л. Н. Овчинникова с описанием первого случая находки фауны в гранитах, в ответ на статью Н. П. Малаховой пришла посылка с найденным на Чукотке образцом грано-диорита, в котором сохранился ясный отпечаток раковины древнего моллюска — иноцерамуса.

Как и положено опытному исследователю, Н. П. Малахова не стала спешить с обобщениями.

Граниты — широко распространенная горная порода, скорей всего весь фундамент континентов сложен ими. Пока доказано только одно: часть гранитов может возникать без участия высоких температур. Магма — в любом своем обличий — вовсе не обязательна для становления магматических пород.

С другой стороны, фауна в магматических породах — вовсе не чудо, не раритет, не абсурд. В таких породах фауну можно и должно искать!

Таков предварительный вывод Н. П. Малаховой, который важен прежде всего для практики.

Ибо изверженные толщи — часто «немые» толщи. Не всегда можно определить их абсолютный возраст, не всегда можно сделать это с необходимой точностью. Находки фауны в «изверженных» породах позволяют применить палеонтологический метод датировки, — толщи перестают быть «немыми». А точное определение возраста слоев — альфа и омега геологического поиска.

Но пожалуй, еще важней разобраться в происхождении пород, потому что, лишь проследив историю формирования толщ, можно разгадать историю формирования рудных залежей. Ошибиться здесь все равно, что сесть в поезд, идущий в обратном направлении. Если порода, вмещающая рудные залежи, определена как магматическая, то сходные рудные комплексы будут искать в точно таких же магматических породах. А если исходные породы не имеют никакого отношения к магме? Тогда неверны все выводы о закономерностях образования связанных с ними рудных тел.

Это практика. Есть еще и теория.

Спираль развития привела современную геологию — на качественно новом уровне — к изначальному спору о происхождении основной массы горных пород. Но прошлое не повторяется буквально. Лозунги «Все из воды!», «Нет, все из магмы!» покоятся в архиве; всем ясно, что истина сложней.

Тогда бесспорен, казалось бы, компромиссный вывод: «Породы могут возникать и так и эдак, кое-где из расплава, а кое-где вообще без высоких температур, за счет холодных растворов».

Не бесспорен, однако, этот вывод. История познания природы демонстрирует нам плодотворность совсем иного, качественно иного подхода.

Со времен Ньютона и Гюйгенса более двух веков длился спор — что есть свет: волна или частицы? Одни факты доказывали — волна, другие, столь же неопровержимые, что частицы. Верным оказалось ни то, ни другое, а третье: свет — это и волна, и поток частиц одновременно.

Может быть, и в геологии то же самое? Ведь о планетарных физико-химических реакциях мы судим в основном по лабораторным опытам и наблюдениям над отдельными участками земной поверхности. А больший масштаб — это не только нарастание количества. Пылинка, увеличенная в миллиарды раз, уже не пылинка, а булыжник; увеличенный во столько же раз булыжник — гора; гора, увеличенная... — это, простите, уже планета. Так, может быть, и общепланетарные реакции твердого тела Земли обладают качеством, ускользающим в микромасштабе пробирок и автоклавов?

Общеизвестно высказывание Бора о том, что «несумасшедшая гипотеза» ныне вряд ли может быть истинной. Что это означает?

В геометрии со времен Евклида была принята некая система постулатов, на базе которой выросло все стройное здание этой науки. Но система постулатов подобна твердо фиксированной точке зрения. Меж тем с одной-единственной точки нельзя охватить взглядом, скажем, шар. Лобачевский сделал абсурдный поступок: вопреки очевидности предположил, что параллельные линии пересекаются в пространстве. Он (к ужасу современников) изменил систему постулатов; так началась неевклидова геометрия.

Метод «прыжка через абсурд» оказался настолько плодотворным в физике XX века, что именно это обстоятельство побудило Бора воззвать к «безумию» в гипотезах.

Может быть, теперь настал черед геологии совершить скачок? В конце концов и Н. П. Малахова сделала открытие, лишь приняв в качестве путеводной нити «абсурдную» для геолога мысль...

Д. Биленкин

Рубрика: Без рубрики
Ключевые слова: магма
Просмотров: 6306