Резанов И.А
Великие катастрофы в истории Земли
Предисловие
Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. За этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно организованные животные и растения. Все эти изменения происходили очень медленно, растягиваясь на сотни миллионов лет.
Но на фоне постепенных (эволюционных) процессов случались и явления катастрофического характера, вызванные силами, таившимися в глубинах Земли или действовавшими из космоса. Игнорировать сам факт существования и роль таких событий в истории Земли было бы в наше время величайшей ошибкой. Следы катастроф тем труднее установить, чем они древнее. С течением времени «залечиваются» раны на теле Земли, появившиеся в результате гигантских землетрясений, стираются следы упавших метеоритов. Поэтому большинство катастроф в истории Земли, в частности гибель Атлантиды, остаются гипотетическими. В настоящее издание автор счел целесообразным включить некоторые материалы об этом событии из его книги «Атлантида: фантазия или реальность?» (М., «Наука», 1975).
Изучение катастрофических явлений позволяет объяснить некоторые особенности эволюции нашей планеты. В настоящее время паука и техника достигли такого высокого уровня, что мы уже можем предугадывать многие природные катастрофы, а в скором времени, несомненно, научимся и предупреждать их.
Описывая наиболее впечатляющие события из жизни пашей планеты, мы познакомим читателя с геологической историей Земли, расскажем об увлекательной профессии геолога, геофизика и географа — специалистов, изучающих природные процессы и разрабатывающих методы их предсказания.
Образование и эволюция Земли
Согласно современной теории происхождения планет, разработанной академиком О.Ю. Шмидтом, Земля образовалась путем аккумуляции твердого рассеянного вещества в виде частиц и тел различных размеров. Постепенно мельчайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в более крупные тела — астероиды, которые затем падали на образующуюся Землю. Советский астроном В.С. Сафронов рассчитал возможные размеры и массы тел, падавших на Землю. Оказалось, что значительная часть нашей планеты образовалась за счет крупных тел.
Массы наибольших тел, падавших на Землю, были оценены по наблюдаемому сейчас наклону оси вращения Земли. Как известно, вращение планет состоит из двух компонентов разной природы: регулярного прямого вращения, связанного с вращением всей системы, и нерегулярного, случайного, возникшего в результате падения на планету крупных тел. Последнее определяет наклон оси ее вращения. В.С. Сафронов показал, что при существующем сейчас угле наклона земной оси 23,5° массы наибольших тел, падавших на Землю при ее образовании, достигали 1/1000 массы Земли. Следовательно, поперечник их мог быть до 1000 км. Трудно вообразить масштабы катастрофы, если тело весом 1 000 000 000 млрд. т, падающее со скоростью 11 км/с, столкнется с Землей. Очень отдаленное представление о масштабе этого явления дают лунные кратеры и моря. Заметим, что лунные моря образовались в результате падения тел с поперечником всего несколько десятков километров, т. е. по массе в десятки тысяч раз меньше тех, которые падали на Землю. Выделившейся при ударе энергии достаточно, чтобы нагреть на сотни градусов слой толщиной больше поперечника упавшего тела. Следовательно, при диаметре астероида 1000 км глубина разогрева достигала 1000 км. В.С. Сафронов полагает, что заметная часть энергии падения больших тел оставалась внутри Земли и могла нагреть верхние ее слои более чем на 1000 °C.
Случайные явления сыграли огромную роль в жизни нашей планеты. Будь у крупнейших астероидов, падавших на Землю, другие размеры, скорость или угол падения, паша планета имела бы иной наклон оси, а значит, ширина тропического и умеренных поясов и полярных кругов была бы иной.
Формирование Земли как планеты, сопровождавшееся падением астероидов и метеоритов, продолжалось около 100 млн. лет. По сравнению с длительностью жизни человека срок этот огромен. Но если мы вспомним, что возраст Земли равен 4,5–5 млрд. лет, то получается, что образование ее из астероидов и метеоритов заняло лишь 2 % времени от всей жизни нашей планеты.
Рой астероидов, окружавших Землю, за 100 млн. лет рассеялся. Падения метеоритов стали реже. Масса планеты достигла примерно тех размеров, какие она имеет сейчас. Первая фаза ее развития закончилась, наступила следующая, о которой мы знаем еще очень мало. По теории О.Ю. Шмидта, Земля образовалась в результате падения холодных частиц и метеоритов. Следовательно, в этот начальный период развития она не была раскаленной. Но вот новейшие результаты изучения Луны заставили усомниться в таком выводе. Исследование лунных пород показало, что в начальный период своего развития Луна прошла через состояние общего плавления. Если сравнительно небольшое по размерам небесное тело — Луна — было сильно разогрето 5–4 млрд. лет назад, то есть основания считать, что и планета Земля, которая значительно больше Луны по размерам и потому медленнее отдает тепло, также была разогретой. Это подтверждают исследования древнейших пород с возрастом 4–3 млрд. лет, обнажающихся на земной поверхности в Гренландии, Южной Сибири и в ряде других мест. И хотя они сильно изменены более поздними геологическими процессами, все же до некоторой степени удается восстановить их химический состав и условия образования. Оказывается, что первоначально это были вулканические породы, возникшие в результате излияния на земную поверхность базальтовых лав.
Сейчас все больше специалистов склоняются к мнению, что первоначально недра Земли были разогреты. На глубине нескольких десятков километров существовал слой, где породы были в расплавленном состоянии. Эти расплавы изливались на земную поверхность. Таким образом, стадия «бомбардировки» Земли сменилась более продолжительной по времени стадией почти сплошных вулканических излияний. В этот период жизни нашей планеты, который длился, по-видимому, много сотен миллионов лет, ее поверхность была почти сплошь усеяна вулканами, извергавшими лаву. Излившаяся лава застывала, отдавая в мировое пространство тепло. Так образовалась первичная земная кора. Температура на поверхности Земли понижалась, и наступил момент, когда выделявшиеся из недр Земли водяные пары конденсировались в жидкую воду. С этого времени начинается геологическая стадия развития Земли (рис. 1).
Рис. 1. Важнейшие стадии эволюции Земли
Геологические процессы можно разделить на два типа. С одной стороны, это подземные вулканические и иные силы, приводящие к излиянию лав и подъему или опусканию земной коры; с другой — процессы разрушения, эрозия горных пород, перенос их водами и ветром по земной поверхности. Пока на Земле вода была только в парообразном состоянии, переноса горных пород практически не происходило. Вулканические горы еще не размывались, а пониженные места между вулканами не заполнялись осадками. С появлением на Земле жидкой воды впервые возникли осадочные породы, отлагавшиеся в неглубоких еще тогда морских водоемах. В результате поверхность планеты стала более ровной, поскольку высокие вулканы разрушались и постепенно исчезали с земной поверхности, если подземный очаг переставал работать. Хотя поверхность планеты уже остыла, на небольшой глубине земные породы были по-прежнему разогреты и потому достаточно пластичны. В этот период земная кора еще не трескалась и крупных разломов не существовало.
Следующая стадия эволюции коры начинается 3–2 млрд. лет назад. К этому времени земная кора уже остыла на всю глубину (20–40 км) и приобрела необходимую хрупкость. В местах максимальных напряжений земная кора стала трескаться. Возникли глубинные разломы. Вдоль них образовались прогибы, где накапливались многокилометровые толщи осадков.
С изучения осадочных горных пород и началось формирование геологии как науки. Самым крупным достижением геологической мысли было создание геологической карты. В основу ее положен исторический принцип — одинаковым цветом на карте показаны породы одного геологического возраста. По сохранившимся в породах остаткам существовавших ранее животных и растений история нашей планеты разделена на несколько эр: архейскую, протерозойскую, палеозойскую, мезозойскую и кайнозойскую. Последние три эры в свою очередь делятся на геологические периоды. Разработанные в XX в. методы определения абсолютного возраста горных пород по скорости радиоактивного распада показали, что длительность эр неодинакова (табл. 1).
Таблица 1
Многообразная гамма цветов геологической карты рассказывает о сложной и богатой истории Земли. Обширные пространства европейской части СССР покрыты овалами, полосами оранжевого, зеленого и коричневого цветов. По крупным рекам зеленые и синие полоски образуют острые петли, вытянутые против течения. Такой рисунок свойствен платформе. Геологи называют платформой область с двухъярусным строением: внизу — смятый в складки плотный фундамент, выше — полого лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам его поверхности и осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур — щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходят породы с возрастом 2–4 млрд. лет.
