Место битвы Земля

Облик нашей планеты постоянно меняется благодаря борьбе двух непримиримых противников. Первый возводит горные хребты, вздымает плато, в то время как второй стремится уничтожить его творения. Парадоксально, что это противоборство природных стихий происходит почти незаметно, а его грандиозные результаты мы принимаем за мирный, существующий от века, ландшафт.  Фото MIMATIUK-EASTCOOT/CORBIS/RPG

Вся поверхность Земли сложена разнообразными горными породами, поскольку большая их часть покрыта водой, почвой или ледниками, они редко нам видны. В тех же местах, где породы выходят на свет или, как говорят геологи, обнажаются, они встречают противников, которые стараются стереть их в порошок. Это вода, ветер, перепады температуры, живые организмы и многие другие факторы. Закаленные в глубинах планеты или спрессованные на морском дне крепкие камни сопротивляются, но в чуждой для них стихии они медленно, но верно разрушаются. Результаты этого процесса колоссальны. Возьмем Австралию. За последний миллиард лет ее горные массивы разрушились, поистерся и многокилометровый чехол осадков, обнажив древнейшие породы возрастом 3,5 миллиарда лет. Австралия теперь — это плоская равнина с редкими островками скал, самый низкий материк на планете.

Оркнейские острова, Шотландия. Сотни лет понадобилось природе, чтобы из цельного некогда древнего красного песчаника выточить 137-метровый утес. Фото ALAMY/PHOTAS

Одна из сил, постоянно действующих на Землю, — гравитация. Именно она заставляет вещи, оставшиеся без опоры, падать вниз, будь то песчинка или огромная глыба. В принципе под действием гравитации любая неровность рельефа может разрушаться, а горные массивы — особенно, ведь чем выше расположен объект, тем большим запасом потенциальной энергии в поле земного тяготения он обладает. «Гравитационному» разрушению способствует то, что горы не представляют собой монолитный массив, напротив, их структура разнородна и к тому же разбита сплошь крупными и мелкими трещинами. Иногда достаточно небольшого усилия, чтобы кусок камня откололся и полетел вниз. Вот почему в горах, особенно молодых — Альпах, Гималаях, постоянно грохочут обвалы, их склоны покрыты осыпями, часто «живыми», готовыми сдвинуться в любую минуту. В этом смысле горы и возвышенности просто обречены на разрушение, существование же на поверхности планеты других деструктивных факторов усугубляет этот процесс.

Вода, без сомнения, один из активнейших скульпторов. В горах ее деятельность, именуемая эрозией, особенно заметна по тому, сколь узки и извилисты там ущелья. Если река, начав свою работу, попадает в рыхлые осадочные породы — песчаники, известняки, — то врезается в них быстро и глубоко. Так появляются каньоны, например Большой Крымский Каньон или уникальный по размерам Большой Каньон в штате Колорадо. Напротив, в твердых кристаллических породах эрозия идет медленно. А если река прорезает толщи, в которых чередуются пласты различной твердости, возникают водопады.

Спустившись с гор, бурные потоки успокаиваются, и если из-за маловодности не теряются в предгорьях, то превращаются в равнинные реки, неспособные уже дробить и ворочать валуны. Основная работа их состоит теперь в переносе песка и ила. Течение равнинных рек спокойное, но если на их пути возникают препятствия, вновь начинается борьба. Небольшие твердые выступы скал будут полироваться песком, пока не сотрутся. Эта участь ждала бы Днепровские пороги, если бы их не затопили при сооружении Днепрогэса. Но есть породы настолько твердые, что даже полноводные реки не могут их разрушить. Так, примерно миллион лет назад на пути у Волги в районе Жигулей выросло горное поднятие. А то, что река не может уничтожить, она обходит, и Волга сделала крюк, известный нам как Самарская Лука.

США, штат Аризона, Большой Каньон. Узкое глубоко врезанное в горные породы ущелье образовал ручей, прокладывая путь по зоне тектонической трещиноватости. Фото MARC MUENCH/CORBIS/RPG

Неустанную разрушительную работу вода ведет на границе суши и моря. Каждый раз, когда волны накатываются на берег, они отбивают от него кусочки. Тысячи тонн прибрежного песка и камней крутятся, будто в гигантской стиральной машине, обтачивая и шлифуя друг друга. Если же берег крутой, то сначала у его основания вымывается углубление — волноприбойная ниша, затем подмытая часть берега обрушивается. Обломки на какое-то время защищают отвесную стену от ударов волн, затем море их разбивает и растаскивает, и все повторяется вновь. Обрывистый берег, или клиф, постепенно отступает, оставляя за собой террасу, уходящую в море. Живописен клиф на острове Рюген на Балтике. Обрыв здесь сложен ослепительно белым писчим мелом, из которого время от времени выпадают двухметровые раковины моллюсков-аммонитов.

Разрушение идет быстрее во время сильных штормов, когда берег с чудовищной силой бомбардируют подхваченные волнами камни. Однажды у Шетландских островов, близ Великобритании, штормовой прибой поднимал 10-тонные обломки скал на высоту 20 метров.

Дождевые и грунтовые воды тоже вносят свою лепту в формирование ландшафта. Благодаря им в регионах, сложенных легкорастворимыми породами, возникает карст. Сначала вода вымывает в земле ямки размером от нескольких сантиметров до первых метров, так называемые карры. Со временем карры растут и становятся колодцами и шахтами глубиной в сотни метров. Так рождается пещера с разветвленными ходами, залами, озерами и реками, иногда несколькими этажами.

Но вернемся к вершинам гор и понаблюдаем разрушающую деятельность твердой воды — ледников. Лед пластичен, и, когда его много, он начинает спускаться вниз по склонам, используя обычно нижележащие речные долины. Ледники работают как бульдозеры, выпахивая дно и стенки долин, сглаживая их. Содранные обломки пород (морена) движутся вместе с языком ледника вниз и отлагаются на земле валами, иногда крупными.

Если на пути ледника, ползущего по равнине, попадаются скальные выступы, он их шлифует, превращая в куполообразные холмы, испещренные царапинами и бороздами, направленными по ходу движения. Такие «облизанные» ледником горы называют  «курчавыми скалами» или «бараньими лбами». Их много на Скандинавском и Кольском полуостровах, которые были накрыты ледником несколько десятков тысяч лет назад.

США, каньон Пария, «Волны». Вода и ветер обработали слоистые песчаники самым причудливым образом. Фото GALEN ROWELL/CORBIS/RPG

В местности, где воды мало, основную работу по разрушению пород выполняет ветер. Песчаные бури несут миллионы тонн мелкого щебня и песка. Частицы, закрученные вихрем, буравят встающие на их пути скалы. На месте менее крепких участков образуются ячеи, ниши, карманы, которые разрастаются до огромных размеров, превращаясь в эоловые котлы выдувания. При этом нижние части скал обычно подточены сильнее, потому что потоки ветра переносят самые крупные и тяжелые песчинки ближе к земле. Именно так возникают среди равнины похожие на грибы останцы, как, например, в Сахаре или китайской пустыне Такла-Макан.

Помимо грубой механической обработки горные породы подвергаются нагреву и охлаждению, химическому воздействию входящих в состав воздуха и воды элементов, дают кров микроорганизмам и растениям. В совокупности эти процессы называют «выветриванием». Странно, но термин, не имеющий к деятельности ветра никакого отношения, прижился. Так, студент-геолог в Крымских горах берет в руки кусок измененной горной породы и записывает в дневнике: «базальт выветрелый», подразумевая, что базальт, находясь на дневной поверхности, претерпел химические изменения. Иногда порода так сильно переработана выветриванием, что вводит в заблуждение даже опытного специалиста.

В принципе любой камень при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается. Но чтобы эти процессы привели к масштабным разрушениям, перепады температур должны быть резкими и частыми. Такое бывает либо в горах, либо в полярных регионах летом. Породы трескаются быстрее, если входящие в их состав минеральные зерна по-разному изменяют объем и форму при нагревании. Яркий пример — массивы гранитов-рапакиви (что по-фински означает «гнилой камень») с крупными зернами розового ортоклаза, которые можно встретить в Карелии или на Южном Урале. При нагревании кристаллы ортоклаза увеличивают свои размеры совсем не намного, но слагающий ту же породу кварц расширяется еще меньше. В итоге вся порода трескается и приобретает трухлявый облик, оправдывая свое название. На стойкость пород влияет и цвет минералов: пегматит — сам по себе очень прочный — разрушается потому, что его светлые участки нагреваются меньше, а темные — сильнее. После многочисленных серий сжатия-растяжения в породе возникают микротрещинки, где быстро скапливается вода. Ночью жидкость замерзает, раздвигая трещину, как клин. Со временем туда проникают корни растений и довершают дробление породы. Такие растрескавшиеся, обросшие лишайниками, пронизанные корнями кустарников и трав глыбы можно увидеть в любых горах. Настоящий шедевр выветривания, слаженной работы всех его агентов — Долина привидений на западном склоне Южной Демерджи, что над Алуштой.

Казахстан, Чарынский каньон. Подземные толчки разрушают красноцветный массив. Обломки разного размера скатываются к подножию и там превращаются в пыль. Фото Ольги Кудрявцевой

В местах с влажным теплым климатом на передний план выступают химические процессы. Большинство минералов, образованных в глубоких недрах при отсутствии свободного кислорода, на воздухе начинают подвергаться коррозии. В первую очередь окисляются минералы, в состав которых входит железо. Магнетит превращается в различные оксиды и гидроксиды железа, покрывающие камни ржавыми пятнами. Полевой шпат становится каолинитом — основным компонентом одноименных глин. Кстати, родина европейского фарфора не случайно находится в Саксонии, в городе Мейсене — там, в горах, добывали каолинитовые глины. А в тропиках почти все породы быстро разлагаются до рыхлой массы — латеритов, по цвету и твердости напоминающих кирпичи, в этом качестве породы и использовали в Индии.

Последние, но не менее важные, чем описанные выше, участники выветривания — микроорганизмы, которые растворяют минералы горных пород органическими кислотами, а продукты реакций «съедают». Так действуют лишайники, умеющие жить на голых скалах и извлекать из них минеральную пищу и влагу. А также грибная микрофлора, которая селится в гниющей подстилке в тайге и начинает формировать подзолистые почвы прямо из каменной толщи, на которой стоит лес.

В природе, как правило, все факторы разрушения горных пород действуют совместно, хотя и неравномерно. Если обвал или оползень в считанные минуты может вырвать миллионы тонн горных пород из склона, укоротив скалу на десятки метров, то работа ледников и рек требует гораздо большего времени. Для характеристики речной эрозии ввели даже специальную величину — денудационный метр, который показывает, сколько тысяч лет понадобилось руслу, чтобы зарыться в землю на один метр. Например, реке По нужно для этого 2,4 тысячи лет, а Миссисипи — все 20. А как оценить время, за которое разрушатся горы? В ответе на этот вопрос нам опять поможет Крымский полуостров. Горные гряды появились здесь примерно один миллион лет назад. Известняки, которые сейчас слагают вершины, тогда были покрыты километровой толщей более молодых пород. Нетрудно рассчитать, что за год горы укорачивались на один миллиметр. Если такой темп сохранится в будущем, то самая высокая гора Крыма Роман-Кош высотой 1545 метров исчезнет через полтора миллиона лет. Но не будем забегать вперед, геологические процессы линейкой не измеришь и математическими формулами не опишешь. Они труднопредсказуемы и потому остаются для нас во многом загадкой.