Путешествие в поисках Урала

01 ноября 1971 года, 00:00

Путешествие в поисках Урала

Существует ли Урал?

В круглом зале Президиума Академии наук СССР стояла настороженная тишина. Председатель новорожденного академического Уральского научного центра академик Сергей Васильевич Вонсовский представлял науку своего края: целая дивизия исследователей — 30 тысяч человек, из них более двух десятков членов академии, 500 докторов и 5 тысяч кандидатов наук. Правительство поступило дальновидно. Хватит научному Уралу ходить в «сыновьях», или, говоря на латыни, быть филиалом. Теперь он сам стал центром, объединяющим сорок вузов и 227 (двести двадцать семь!) исследовательских учреждений. Словом, большому кораблю — большое плавание.

Но вот о том, куда же плыть кораблю, мнения в зале разделились. «Только прикладные работы, поиски полезных ископаемых, — говорили одни, — ведь уральские недра уже не обеспечивают уральскую индустрию». — «Нет, — возражали оппоненты, — поиски нельзя вести вслепую. Нужны фундаментальные исследования, которые восстановят историю формирования Уральских гор». — «Но Урал изучен едва ли не лучше, чем любой другой район земного шара. Все главные геологические теории опробовались на уральском оселке...»

— Так что, все еще впадает в Каспий проклятая Волга? — мой однокурсник по МГУ, ныне доцент, поманил меня в коридор. — Спрячь блокнот. Этот спор, да будет тебе известно, лишен смысла: Уральских гор все равно нет.

Не дав опомниться, доцент потянул меня к карте.

— Разумеется, — продолжал он, — любой студент у меня на экзамене может сказать, что Урал — это горная страна, протянувшаяся от Карского моря до Мугоджар, которая разделяет Русскую равнину и Западно-Сибирскую низменность, — я буду вынужден поставить ему пятерку. Такова традиция, хотя все же нехорошо обманывать младенцев... Ты, брат мой по МГУ, должен знать правду. Посмотрим на север; одни продолжают Уральский хребет на Новой Земле, другие поворачивают его к Таймыру, третьи топят в Карском море. А что на юге? Мугоджары вовсе не южная оконечность Урала, горы продолжаются, но никто не знает куда — то ли они тянутся до Тянь-Шаня, то ли обрываются на Мангышлаке. С западными и восточными границами тоже история...

— Но Уральский хребет все-таки существует!

— Гм... Светило геологии прошлого века Импей Мурчисон утверждал, что горы Урала имеют западный и восточный склоны. Сотни исследователей повторяют это уже много лет, хотя отлично знают, что, например, в Свердловске никакого водораздела нет. Река Чусовая спокойно течет через осевую линию с восточного «склона» на западный, нарушая все «научные положения» Мурчисона и его последователей... Вот так-то. А уж если рассматривать Урал как геологическое понятие, то вообще неясно, тянется ли он с севера на юг или с востока на запад и есть ли этот хребет в природе.

— Ну, знаешь!

— А ты поезжай в Свердловск и сам все увидишь. В геологии сейчас революция, и эпицентр ее на Урале. Там теперь такое творится... Оттуда видней и будущее Уральского центра, и будущее самой геологии, и будущее самой что ни на есть будничной практики.

В Свердловске спорят об океанах

Свердловск один из самых «сухопутных» городов планеты. И не только потому, что по реке Исети не доплыть ни до какого моря: она многократно перегорожена плотинами еще в пределах города. Сюда не достигает даже дыхание Нептуна. Тихий океан слишком далеко, атлантический ветер обессилевает еще задолго до Урала. Чувствуется близость Ледовитого, но это уже скорее не водный бассейн, а ледяная страна. В общем, где море, а где Свердловск...

И все-таки самым большим событием молодого научного центра летом 1971 года была как раз дискуссия об океане. Один уважаемый московский академик только что вернулся из плавания на «Витязе». Он привез с собой образцы таинственной мантии Земли.

Ученые занимали места в просторном зале: маститые ближе к трибуне, молодые сзади.

— Готовятся к дискуссии, как к битве. Даже места занимают, как боевые позиции — «мобилисты» слева, «фиксисты» — справа, — шепнул знакомый мне молодой свердловский геолог.

— А где тогда нужно садиться докладчику?

— Слева. Справа он уже сидел. Понимаешь ли, очень долго геология была наукой не о всей земле, а только о суше. Недавно были сделаны крупные открытия в океане. Пришлось пересмотреть старые концепции, выдвинуть новые гипотезы. «Мобилизм» возродился, но уже на новой основе.

— А ты-то сам за кого? Какая гипотеза тебе ближе?

Вместо ответа геолог подвел меня к стенгазете «Земля». Отчеркнутая красным карандашом, там красовалась надпись: «Гипотеза — попытка перевернуть проблему с головы на ноги, не установив заранее, где у нее «ноги», а где «голова». Повесив свою стенгазету рядом с объявлением о лекции, молодые геофизики, видимо, стремились придать дискуссии нечто от КВНа. «Каждая низменность норовит стать возвышенностью, и это настоящее стихийное бедствие». Пожалуй, это не только о земной поверхности... А вот, похоже, шпилька кое-кому из маститых: «Мало быть Магелланом. Нужно, чтобы где-то был открытый тобой Магелланов пролив».

— Присмотрись, рядом с тобой главный оппонент сегодняшнего докладчика...

Оппонент пробежал глазами афоризм: «Чтобы быть полезным, не обязательно быть ископаемым». Задумался. Затем еще один: «Всем силам на земле противостоит одна-единственная — сила инерции».

— Что ж, без сопротивления нет и движения вперед, — улыбнулся он моему собеседнику.

Кому как, а мне этот настрой молодого центра понравился.

Человеку, впервые попавшему на научный диспут, порой бывает не по себе. Он часто даже не может понять, о чем же идет речь и где тут, собственно, спор. Идут доклады, задаются вопросы, и вроде бы нет никакого кипения страстей, и «драмы идей» тоже не заметно. Но это только на взгляд непосвященного...

Чего прежде всего ждут люди, спешащие на диспут? Конечно, фактов. Но сами по себе новые данные, как ни странно, мало что решают. Факты как кирпичи, из которых можно построить и хижину и дворец. И вот дискуссии стремительно ускоряют темп укладки фактов. В этом их великий смысл: во всестороннем, критическом рассмотрении как самих фактов, так и укладки их в здание новых гипотез и теорий.

Урал, как всем известно, шкатулка с драгоценностями. Рассказывают, что один профессор, спрашивая на экзамене, где есть месторождения такого-то полезного ископаемого, тут же добавлял: «Кроме Урала, конечно...»

Урал долгое время был становым хребтом нашей индустрии, да и сейчас его значение огромно. Источник этой мощи Урала — его недра. Но их богатства уже не соответствуют потребностям порой даже самого Урала. Неужели оскудела сокровищница? Нет, тут скорей другое. Открыто то, что сравнительно легко было открыть, а то, что потрудней, плохо дается. Во многом потому, что до сих пор толком не поняты законы образования и размещения руд в глубинах земли, и на Урале в частности.

А как их можно понять, если спорят, каким образом возник сам Урал?

Раньше, по крайней мере, «все было ясно»: Урал возник на том месте, где он находится по сей день, — посредине Евразии при смятии складок земной коры. И вот теперь этот важнейший как для теории, так и для практики факт поставлен под сомнение...

То была точка зрения фиксистов — Урал находится там, где он возник. Но если еще недавно гипотеза мобилизма — движения континентов — считалась своего рода «геологической экзотикой», то в последние годы изучение океанического дна дало веские аргументы в ее пользу (См. «Вокруг света» № 10 за 1971 год.). И прошлое Урала оказалось в центре такой полемики, какой в геологии давно не было.

Напомню, что, по мнению мобилистов, многие сотни миллионов лет назад на Земле был один континент Пангея и один океан Тетис. Затем Пангея раскололась на Лавразию и Гондвану, а те, в свою очередь, дали начало современным континентам. «Обломки» Пангеи дрейфовали по поверхности мантии, подобно льдинам, и Урал обязан своим рождением столкновению двух таких «обломков»: субконтинентов Сибири и России.

...Как я уже говорил, на летнюю дискуссию в Свердловске московские гости привезли с собой добытые со дна океана образцы мантии Земли. Черные, чем-то напоминающие лунные породы камни пошли по рукам. Надо было видеть, как их рассматривали!

Рассматривали и сравнивали с теми породами Урала, которые тоже, не исключено, являются породами мантии.

Но ведь мантия нигде не выходит на поверхность Земли! Ни одна самая глубокая скважина не достигла ее поверхности! Мантия скрыта пока непроницаемой толщей земной коры! Откуда же взялись океанические образцы мантии и каким образом на Урале очутились породы той же мантии? Вообще, почему такое внимание к мантии и при чем здесь океан?

Проблема мирового дунита

В жизни великого химика Д. И. Менделеева был такой случай: он смог разгадать один тщательно охраняемый секрет производства, анализируя, какие грузы поступают на завод.

«Завод», где «производятся» месторождения полезных ископаемых, пока недоступен взгляду человека, — как правило, процессы шли и идут в глубинах земной коры и в еще большей мере, видимо, в мантии.

— Понимаете, мантию не видел никто, — суммирую я то, что рассказали мне уральские геологи. — Поэтому трудно сказать, что мы ищем. Самую древнюю породу? Пожалуй, Субстрат, из которого рождается большинство полезных ископаемых? Разумеется, это наша главная цель. Ответ даст глубинное бурение на мантию, оно уже ведется на континентах и в океане. Образцов подлинной мантии мы, строго говоря, еще не имеем. Мы довольствуемся образцами из глубочайших океанических впадин и их «родичами», которые на Урале, хотя и не только на Урале, выходят прямо на поверхность. Их называют дунитами.

Мне вспомнился инженер Гарин, который своим гиперболоидом пробил путь в оливиновый пояс Земли, под которым кипел океан золота. Гарина, как и нас, манило таинственное вещество мантии. (Дунит, кстати, состоит в основном из оливина.)

— Образцы, доставленные «Витязем», и уральские дуниты — отторженцы мантии. Судить по ним о глубинном субстрате нужно с такой же осторожностью, с какой по трупам разорванных давлением глубоководных рыб мы делаем выводы об образе жизни этих рыб. И все-таки дуниты — это уже синица в руках.

Исследуя платиноносные массивы, геологи убедились, что дуниты выходят из глубин в виде труб. К тому же эти материковые породы и те, что найдены на дне океана, безусловно, родственны. Так, может быть, мы и в самом деле держим в руках кусочек пирога из той адской кухни, где природа «варит» полезные ископаемые?

В одном инженер Гарин был прав (недаром автор романа советовался с самим Ферсманом): глубинные мантийные породы сказочно богаты. Вместе с теми же дунитами залегают платина, железо, медь, хром...

Близящаяся революция в геологии — это не только пересмотр положения о незыблемости континентов. Еще недавно, казалось, не было никаких сомнений, что дуниты порождены огненным расплавом Земли — магмой (еще бы: такие глубинные породы — как им не быть детищем магмы!). Выяснилось, однако, что дуниты никогда жидкими и горячими не были.

«Было совершенно непонятно, — пишет директор Института геологии Уральского научного центра член-корреспондент АН СССР С. Н. Иванов, — как такие тяжелые и тугоплавкие породы могли подниматься в расплавленном виде из недр Земли и при этом не оказывать заметного термического воздействия на окружающие их толщи. Сейчас мы можем предполагать, что перед нами не застывшая магма, а фрагменты верхней мантии Земли, залегавшие некогда под океаном, а затем надвинутые в виде гигантских чешуи на более молодые осадки, сминаемые в горные сооружения».

Так вот зачем сухопутным геологам наука об океане! Зная тектоническую историю края, они могли бы руководствоваться компасом, который указал бы кратчайший путь к пока неведомым богатствам недр.

«Кухня металлов», а может быть, лаборатория алхимиков

Когда думали, что под слоями земли залегает океан магмы, то и рождение металлических руд рассматривали по аналогии с процессами металлургии. Но даже под вулканами нет никакого жидкого и горячего океана — так, небольшие озерца. Путь к истине оказался более длинным, сложным и запутанным, чем думалось.

Залежи ископаемых — итог очень длительных превращений. Казалось бы, вот «живые» трещины земли, выходы вулканов, по которым поднимаются флюиды — насыщенные газами растворы руд. Увы, до поверхности они не доходят, и о процессах, которые вершатся в глубине, геолог вынужден судить, как повар о пище, обоняя ее запах.

И все-таки, предположительно объяснив устройство «земного котла», легче понять, как в нем «варится пища». Так, С. Н. Иванов считает, что руда возникает из глубинного флюида, но это происходит по-разному под океанами и под материками. В первом случае участвует возникающая местами ювенильная, девственная магма, а часто и породы мантии. Процесс идет под гнетом мощного водяного пресса. Рудоносный флюид сбрасывает свою ношу там, где напор давления ослабевает. Чаще это случается не в главных разломах земной коры, а в боковых оперяющих трещинах, где давление несколько меньше. Может быть, в океанах при этих условиях часть флюида попадает непосредственно в воду и ложе океана за счет этого беднеет залежами? Не потому ли так много солей растворено в морской воде? И не значит ли это, что континенты богаче «твердыми рудами»?

Д. И. Менделеев говорил, что лучше пользоваться гипотезой, которая впоследствии может оказаться неверной, чем вообще не иметь никакой.

Исследуя недра, свердловский ученый профессор Н. Д. Буданов особенный интерес проявил к «живым» швам, рифтам, разломам, кратерам — всем тем ходам, которые ведут в глубину. Некоторые данные уральской и мировой геологии привели его к предположению: не могут ли пересечения глубинных трещин быть теми «выходами из преисподней», по которым на белый свет выбираются руды и минералы?

Еще недавно любой студент мог возразить профессору, что если даже эта гипотеза и верна, то для Урала она неактуальна и ничем не может помочь поисковикам. Пересечение поднятий, процитировал бы он самого В. А. Обручева, признают только исследователи старой школы, а «современная геология уже не допускает, чтобы участок земной коры... подвергшейся интенсивной складчатой дислокации одного направления, мог под влиянием давления другого направления изменить свою первоначальную складчатость». Проще говоря, это означало вот что. Уральские горы — древняя складка земной коры, которая тянется по меридиану. Поперечные, широтные складки на Урале не должны иметь место.

Первыми с этим не согласились геофизики. Уже лет тридцать назад они заметили, что сейсмические волны лучше распространяются как раз поперек Урала. Провели магнитную съемку глубин. Что такое, на картах явно вырисовывался кряж, идущий от города Кирова куда-то на восток! Последнее слово в этом исследовании выпало на долю самых молчаливых свидетелей — камней. Амфиболит, вытащенный из глубин, оказался весьма почтенного возраста — 1,5 миллиарда лет. Анализ показал, что он рожден не магмой, а океаном. Тем самым древним водоемом, который был на месте Урала.

Так был открыт погребенный Биармейский хребет, или, как его еще называют, Третий Урал (второй, зауральский, кряж погребен на востоке от современного хребта). А вместе с ним обрели гражданство в науке те самые поперечные трещины и «живые» швы, которые нужны для объяснения того, как на Урале формируются месторождения.

Но каков он, этот «хорошо изученный» Урал? Кроме видимого, значит, есть еще Урал «невидимый», и не меридиональный это хребет, а широтно-меридиональный, и скорее даже не хребет, а сочетание хребтов... «Полно, есть ли сам хребет?» — вспомнились мне слова моего московского друга.

Если есть дерево, то есть и корни. Считалось, что применительно к горам это так же верно, как и к деревьям: поднятиям над поверхностью должны отвечать прогибы под поверхностью, могучие «корни» хребтов. И вот последнее открытие, верней «закрытие»: Урал не имеет никаких таких особых «горных корней». Сейсмика показала, что толща земной коры под Уралом та же самая, что в Подмосковье! Вдавленность есть, но незначительная — 3—6 километров, при толще коры, равной 38—40 километрам, фактически и равнина и Уральский хребет лежат на одном и том же основании! Это переворачивает многие «геологические устои», это противоречит... надо быть геологом, чтобы понять, какой это удар по прежним теориям.

Итак, быть может, Урал — это смятие, возникшее при стыковке двух субконтинентов; итак, «Уралов» несколько — есть привычный нам меридиональный хребет, а есть широтные, погребенные хребты; итак, у этой горной страны нет погруженного в мантию прогиба, как это горным странам положено; итак, прослеживаются черты, видимо роднящие континентальный Урал с порождениями океана...

Когда быстрое течение упирается в препятствие, то струи его в поисках выхода разбегаются веером. Точно так же ведет себя и человеческая мысль. Сколь велик «разброс» гипотез в мировой геологии вообще и на Урале в частности, могут дать представление взгляды того же Буданова на источник формирования руд и минералов.

Те минералы, которые мы находим вблизи от поверхности, — те же самые и в толще всей планеты? Нет, конечно; есть все основания думать, что ближе к ядру Земли давление столь велико, что там вообще нет привычных нам химических элементов: оболочки электронов вдавлены там в ядре атомов. Нет там ни железа, ни меди, ни золота. И все же они там есть, потому что они оттуда берутся. Парадокс, не так ли?

Как же они все-таки берутся? Профессор Буданов считает, что этот процесс не обходится без ядерных превращений, что наша Земля — мощный ядерный реактор, где одни элементы переходят в другие.

Такова крайняя, далеко отстоящая от всех других, точка «веера» идей, который развернулся сейчас на Урале. Шутливая стенгазета своеобразно, но точно отражает тот дух искания, раздумий, сомнений, который утвердился в стенах нового научного центра.

То, что будет

Я сказал: «В стенах нового научного центра». Но это дань литературе. Стен этих еще нет. Есть стены прежних институтов Свердловска, а новые, специально для научного центра, еще предстоит возвести. Сколь насущна эта задача, говорит хотя бы то, что строительство Уральского научного центра объявлено ударной комсомольской стройкой. Слишком велики и безотлагательны те проблемы, которые стоят перед уральской наукой. Есть, как видим, люди, есть опыт, есть интереснейшие, хотя порой и головокружительные идеи, есть дух нетерпеливого поиска — нужны новые лаборатории, аппаратура, оснастка. Стратегический план, по которому будет жить новый научный центр, более обширен, чем может показаться из этих записок. Исследование земного магнетизма — в Свердловске находится ведущая в этой области научная школа, которую возглавляет академик С. В. Вонсовский. Ядерный каротаж — новый метод «просвечивания» земных недр (метод новый, но на Урале его развивает старейшая в стране геофизическая станция). Исследования карста — на Урале, в Кунгуре, есть единственный в мире стационар, который этим занимается; его исследования помогают, например, обеспечить устойчивость плотины на Каме. Эти, как и многие другие направления, были в заделе. Но сейчас создан и первый в стране Институт экологии — не одной геологией будет жить Уральский научный центр. В лаборатории Института геологии с помощью сверхвысоких давлений моделируют условия земных глубин, то есть воссоздаются условия той «кухни», где природа творит минералы и руды (бурение бурением, гипотезы гипотезами, а кое-что можно уже и проэкспериментировать!). Еще есть... Но хватит, пожалуй.

...Перед отъездом из Свердловска я снова подошел к стенгазете геофизиков. Там был новый рисунок. Идет по уральскому меридиану седой академик, чем-то похожий на эффелевского бога; а по бокам стоят Нептун, Вулкан, Плутон, и каждый манит ученого к себе. И кажется, ученый делает шаг к Нептуну. Но в то же время дружески улыбается и его коллегам по Олимпу...

Сегодняшняя ситуация в геологии обрисована тут с завидной точностью. В науках о Земле назревает и, пожалуй, даже идет подлинная революция. В интереснейшее время возник Уральский научный центр...

Гималаи — аналог Урала?

Проблема происхождения Урала вызывает интерес не только у советских, но и у зарубежных геологов, о чем свидетельствует, например, недавняя гипотеза доктора наук Гамильтона (США). Проанализировав имеющиеся данные, Гамильтон пришел к убеждению, что Русский и Сибирский субконтиненты 550 миллионов лет назад находились, видимо, на значительном расстоянии друг от друга. Их столкновение произошло много позже, примерно 225 миллионов лет назад. При этом становление Урала было результатом процесса более сложного, чем просто «наползание» краев двух субконтинентов.

Гамильтон полагает, что Русский субконтинент обладал островной дугой, отделенной от его края океаническим бассейном. Однако впоследствии земная кора под этим бассейном стала уходить вглубь. Примерно такое же поглощение участков коры имело место и в районе Сибирского субконтинента. В конечном счете островные дуги и субконтиненты «срослись», дав начало Уральскому хребту. На этом деформация, однако, не закончилась, что еще более затрудняет расшифровку строения Урала.

Исследователь считает, что его гипотеза приложима к изучению всех сходных с Уралом горных структур. С этих позиций он, в частности, приступил сейчас к переоценке истории образования Гималаев.

А. Харьковский, наш спец. корр.

Рубрика: Без рубрики
Просмотров: 6118