Милькович Н. Жизнь и история Земли

Подождите немного. Документ загружается.

111

разнесены ветрами вокруг всего земного шара. Несколько лет плавал этот

пепел в атмосфере, вызывая явление «красных зорь» и «светящихся обла-

ков».

Весной 1902 г. погиб г. Сен-Пьер на Мартинике от извержения вулкана

Мон-Пеле. Интересно, что за три дня до извержения специальная комиссия

осматривала вулкан и пришла к заключению, что городу опасность не грозит,

так как кратер широко открыт и от края его к морю по склону горы идет до-

лина, по которой, несомненно, и направится лава, минуя город. Однако 8 мая

город был уничтожен, и из 40 000 жителей случайно уцелел один человек.

Случилось нечто непредвиденное: хотя лава действительно города не залила,

но на склоне вулкана, обращенном к городу, образовалась трещина, из нее

вышло облако ядовитого и раскаленного газа и со скоростью вихря слетело

на город (рис. 60). Здания были снесены, а трупы жителей носили следы ожо-

гов и удушья. По-видимому, лава была слишком густа, и газы, не имея воз-

можности выйти сквозь нее, проложили себе путь, разорвав склон горы.

Как ни грандиозны вулканические извержения, однако их геологическая

работа не может привести к крупным изменениям лика земли. Базальтовые

покровы лав в Индии представляют явления скорее исключительных разме-

ров, но и от них еще слишком далеко до изменения карты земли или до соз-

дания новых гор.

Точка зрения ярых «вулканистов» на извержения как на причину горо-

образования (см. рис. 56) не может быть поддержана. Вулканизм только

спутник горообразования; горообразовательные процессы есть явление пер-

вичное а вулканизм — вторичное, производное.

Но вулканические извержения являются для нас показателями того на-

пряжения, которым обладают земные недра. Вулканы есть те пути, по кото-

рым магма вступает в химическое взаимодействие с атмосферой, почвой и

гидросферой. С изменением Характера химической работы земных недр не-

минуемо должен измениться и химизм земной поверхности. Перестав быть в

наших глазах рычагом горообразования, вулканизм рассматривается нами

112

теперь как регулятор химизма земного шара. В этом сношении и для органи-

ческого мира населяющего земной шар, далеко не безразлична работа той

химической лаборатории, которую представляет собой магма.

Сейсмические явления.

Связь землетрясений с горообразованием. Как вулканические явле-

ния, так и явления сейсмические, или землетрясения, современная наука ста-

вит в связь с процессами горообразования и видит в них спутников этих про-

цессов. Мы знаем уже, что горообразование начинается с опускания извест-

ного участка земной коры, для чего необходима неравномерная нагрузка в

двух соседних областях литосферы. Перенос материалов с одного участка на

другой может длиться столетия, и до поры до-времени литосфера все-таки

будет сохранять равновесие; но рано или поздно равновесие нарушится, и

произойдет разрыв земной коры. Этому моменту разрыва и резкого переме-

щения двух участков литосферы и соответствует землетрясение. В глубине

земли происходит; толчок, частицы литосферы приходят в движение. Вокруг

центра землетрясения возникает «сейсмическая волна». Она быстро расхо-

дится; достигает поверхности земли в точке, которая называется эпицентром,

и распространяется дальше причём наблюдателю будет казаться, что. от эпи-

центра по поверхности земли распространяется круговая волна, тогда как

сейсмическая война имеет в действительности скорее шарообразную форму

Сейсмические удары направлены по радиусам волны. Поэтому в самом

эпицентре удары будут направлены снизу вверх; чем дальше от эпицентра,

тем они будут более косыми, а на окраине области землетрясения смещения

почвы будут почти горизонтальными. Видимая сейсмическая волна, расхо-

дясь от эпицентра наподобие круга от брошенного в воду камня, производит

разнообразнее разрушения; причем замечено, что стены зданий, параллель-

ные волне, разрушаются сильнее стен, к ней перпендикулярных. Фабричные

и дымовые трубы падают так, что вершинами своими обращаются по направ-

лению к эпицентру.

Вернее, сейсмическая волна имела бы вполне шарообразную форму, если бы земной шар

обладал полной однородностью.

113

Сильные перемещения почвы приводят к образованию различных дис-

локаций: «происходят сбросы, сдвиги, оползни и обвалы. Сбросы происходят

вблизи эпицентра, сдвиги несколько дальше (рис. 68). Во время землетрясе-

ния в Японии в Овари-Мино поперек долины произошел сброс на протяже-

нии 64 км, причем вдоль трещины почва осела на 6 м Вместе с тем произо-

шел и горизонтальный сдвиг на 4 м, что хорошо видно в местах, где трещина

перерезала дороги. В 1861 г. произошло землетрясение в Греции около Ко-

ринфа. Местность представляла собою покатую к морю равнину, примыкав-

шую к горной цепи. От удара образовалась трещина вдоль этой цепи на про-

тяжении 15 км. Вдоль этой трещины вся местность сильно осела, и при этом

в море погрузилась широкая полоса земли. В горных местностях трещины

при землетрясениях простираются обыкновенно вдоль склонов, вызывая об-

валы и оползни.

Относительно геологического эффекта землетрясений можно повторить

то же самое, что мы уже говорили об извержениях: дислокации, сопровож-

дающие землетрясения, в конечном счете слишком ничтожны, чтобы ими

можно было объяснить крупные изменения в лике земли — образование гор

или морских впадин. У нас нет оснований допускать, что те и другие могли

возникнуть в результате каких-то особенно грандиозных землетрясений,

имевших будто бы место в прошлые геологические эпохи. Изменений лика

земли создаются горообразующими процессами, которые работают медленно

в течение миллионов лет и в которых проявляется прогрессивное охлаждение

земного шара.

114

Но эти изменения слагаются из бесчисленного множества мелких пере-

мещений земных масс: вот эти-то перемещения и сопровождаются землетря-

сениями. Поэтому становится понятной приуроченность землетрясений к тем

областям земли, где земная

кора находится в неустой-

чивом состоянии: к бере-

гам морей, к линиям про-

стирания молодых, еще не

закончивших своего разви-

тия, складчатых горных

цепей. Поэтому, далее,

сейсмические области час-

то являются в то же самое

время и областями вулка-

ническими (рис. 70).

115

116

Конечно, сильные землетрясения, которые заставляют Говорить о себе

весь мир, случаются не часто Но если сосчитать число всех подземных уда-

ров и толчков, из которых подавляющее большинство настолько слабы, что

могут быть отмечены лишь специальными приборами, то их окажется в год

до 30 000. Эта цифра совершенно изменяет наше обычное представление о

землетрясениях как о явлениях редких и исключительных. Их, наоборот,

нужно считать явлениями повседневными и нормальными для земной коры-

Это — своего рода пульс литосферы, свидетельствующий о непрекращаю-

щейся работе горообразующих сил, Называя, горы «морщинами зети», мы не

должны думать, что это «морщины старости»; образование складчатых гор

свидетельствует еще О сравнительной молодости земли, об упругости и пла-

стичности земной коры; так и про землетрясения нужно сказать, что, когда

они прекратятся совсем, наступит уже геологическая дряхлость земли как

мирового тела.

Делались многочисленные попытки подметить связь между землетрясе-

ниями и другими явлениями природы. Так, обратили внимание на то, что

напряженность сейсмических явлений значительно увеличивается с умень-

шением атмосферного давления, что землетрясения чаще происходят при

прохождении, циклонов. Однако не следует думать, что атмосферное давле-

ние может само по себе вызвать землетрясение: циклон может, самое боль-

шее, дать «повод» к землетрясению. Земная кора, уже долгое время, быть

может, неравномерно нагружаемая, находилась в состоянии неустойчивого

равновесия, и ничтожного толчка оказалось достаточно, чтобы вызвать в ней,

наконец, перемещение. В роли такого толчка может выступить и циклон, но,

конечно, тысячи циклонов могут бороздить, атмосферу и тем. не менее они

не вызовут землетрясения, если для этого ничего еще не подготовлено в тол-

ще литосферы.

Сейсмические волны. Описанные выше «видимые» сейсмические вол-

ны, вызывающие разрушение зданий и дислокации наблюдаются только в

местностях, близких к эпицентру. Но кроме них возникают при землетрясе-

ниях еще иные колебания, значительно осложняющие данную нами схему

сейсмических явлений (см. рис. 71). Эти колебания настолько слабы, что их

можно заметить только при помощи особых приборов — сейсмографов, за-

писывающих всевозможные, самые мелкие дрожания земной коры.

Оказывается, что один и тот же удар в недрах земли вызывает собствен-

но три рода колебаний, три рода волн. Первые колебания— продольные; они

дают волну сжатия и разрежения, аналогичную звуковой волне. Вторые ко-

лебания — поперечные; они дают волну сдвига, аналогичную волне свето-

вой. Оба рода колебаний распространяются из центра землетрясения с раз-

личными скоростями, причем скорость распространения колебаний продоль-

ных вдвое больше скорости распространения поперечных колебаний.

117

118

Так, в поверхностных слоях

литосферы скорость первых коле-

баний около 7 км а, вторых —

около 4 км в сек. На так как рас-

стояние от центра до эпицентра

невелико, то в этой области опо-

здание вторых колебаний мало

заметно, и волны достигают по-

верхности земли почти одновре-

менно и вызывают весьма слож-

ные и капризные движения частиц

почвы. Кроме того от эпицентра в

сеою очередь начинают исходить

во все, стороны третьи волны,

названные рэлеевскими, или по-

верхностными, так как они рас-

прбстраняются только в литосфе-

ре, как круг на воде. Скорость их

около 3 км в секунду; они могут

обойти вокруг всей земли, сойтись

в другом полушарии к точке, пря-

мо противоположной эпицентру и

снова разойтись от нее во все стороны по земной коре, но замечательно, что в

глубину земли они не идут и как бы затухают в пластичной пиросфере. Все

эти три рода колебаний (рис. 71) настолько слабы, что разрушений причи-

нить не могут. Сейсмограф, записывающий свои дрожания, будучи помечен

близко от эпицентра, не различит отдельные роды волн ввиду почти одно-

временного достижения ими земной поверхности. Но если мы будем поме-

щать его все дальше и дальше от эпицентра (рис. 72), то начнет уже сказы-

ваться разница в скорости этих трех волн, и вдали от области землетрясения

сейсмограф вычертит нам характерную кривую — сейсмограмму, на кото-

рйй мы ясно заметим запись всех трех волн: продольных (I

) .поперечных (I

)

и рэлеевских (II) (рис. 73).

119

Первые две фазы отличаются небольшими амплитудами и короткими

периодами колебаний, третья — большими амплитудами и длинными перио-

дами. Тавдм образом событие, которое само по себе длится лишь не-скоко

секунд, растягивается на очень продолжительное время, и сейсмограф, удли-

няя свою запись, позволяет нам проанализировав, сейсмический процесс во

всех деталях.

Замечательно, что волны первой фазы колебаний изменяют свою ско-

рость в зависимости от того, на какой глубине они идут от центра землетря-

сения к месту наблюдения. Скорость их увеличивается по ере того, как им

приходится проходить бблыпую толщу земных, масс.

Барисфера. В сейсмографе наука приобретает весьма чувствительный

прибор для изучения земных недр, недоступных непосредственно человеку.

Пользуясь показаниями сейсмографа, мы можем до известной степени соста-

вить себе представление о физическом состоянии земного ядра. Это ядро по-

лучило название «барисферы», и высокий удельный вес земли заставляет

предполагать присутствие в барисферевесьма тяжелых веществ (напр, желе-

за).

Два факта кладутся в основу наших суждений о физическом состоянии

земного яра: факт постепенного нарастания температуры с углублением в

землю и факт увеличения с углублением давления.

Слой постоянной годовой температуры есть граница, до которой прони-

кает в литосферу действие солнечных лучей. Ниже этой границы мы вступа-

ем в область собственной тепловой энергии земного шара. Первое, что мы

при этом замечаем, — это повышение температуры с глубиною. Углубление,

соответствующее повышению температуры на 1°, называется «геотермиче-

ским градиентом», а поверхности одинаковой температуры внутри литосфе-

ры «геоизотермами». В среднем геотермический градиент равен 33 м. Повы-

шение температуры с глубиною делает для нас понятным присутствие на

глубине расплавленной магмы. Принимая температуру поверхности земли

равной 0°, мы должны допустить в центре земли температуру около 200000°.

Даже если допустить увеличение градиента с глубиною, то и тогда темпера-

тура в центре земли должна быть около 100000°. Между тем мы знаем, что

для каждого газа существует определенная «критическая температура», выше

которой газ никаким давлением не может быть сгущен в жидкость. А так как

температура в 100000° наверное выше всех критических температур всех

газов, то отсюда надо заключить, что барисфера должна быть газообразной.

Факт нарастания давления приводит к иным заклкчениям. Давление сло-

ев равно их весу, и вычисление показывает,

давление в центре земли должно

измеряться несколькими миллионами атмосфер. А так как давление повыша-

ет температуру плавления горных пород, то мы можем допустить, что, не-

смотря на крайне высокую температуру земных недр, вещества барисферы

должны быть в твердом состоянии.

Расчеты показывают, что для образования Альп земная поверхность должна была сокра-

титься на 120 000 км

, причем радиус земли укоротился менее, чем на 1 км.

120

Вопрос в настоящее время далеко еще не решен, ровидимому, однако,

теория газообразной барисферы имеет больше преимуществ. Как известно,

образование складчатых гор является результатом сокращения земной по-

верхности и уменьшения длины земного радиуса. Мы можем, расправив

мысленно все складки горных цепей, определить, как именно велико было

это сокращение. Другими словами, мы можем определить коэффициент сжа-

тия земного шара. Вычисления (Лукашевич) показывают, что он равен

0,00075, т. е. в 16 раз больше коэффициента сжатия железа и в 25 раз больше

коэффициента сжатия горных пород. Величина его одного порядка с величи-

ной коэффициентов сжатия газов, так как газы сжимаются гораздо более, чем

твердые тела, при охлаждении на одно и то же число градусов. Итак, земной

шар в целом реагирует в термическом отношений, как тело газообразное.

Суша, вследствие размывания, понижается ежегодно на 0,1 мм; горы размы-

ваются еще быстрее. Как ни мала эта цифра, но в миллионы лет и такое раз-

мывание должно привести к громадным результатам: все горы должны бы

быть смыты до основания. Отсюда ясно, что скорость поднятия гор больше

скорости их размывания. Земной шар, шлифуемый снаружи эксогенными

силами, тем не менее сравнительно быстро успевает воздвигнуть на поверх-

ности своей все новые и новые горы. Эта скорость говорит о значительной

еще пластичности земного шара, свидетельствует о газообразной консистен-

ции большей части его массы.

Но, признавая газообразное состояние барисферы, мы должны внести

весьма существенную поправку в наши обычные представления на этот счет.

К газу барисферы, находящемуся при температуре выше критической, не-

приложимо то, что мы привыкли связывать с понятием о газе. Этот «закрити-

ческий газ» обладает совершенно особыми свойствами: закон Бойля-

Мариотта, например, к нему неприложим; он отличается громадным внут-

ренним трением, вязкостью и плотностью. Огромная скорость распростране-

ния сейсмических колебаний внутри земли говорит о том, что твердость ядра

земли должна значительно превосходить твердость стали. Словом, закрити-

ческий газ барисферы совмещает признаки весьма упругого газа с признака-

ми весьма твердого тела. Свойства барисферы, свойства земного шара в его

целом, требуют допущения одновременно и твердого и газообразного ядра.

Этим требованиям и может удовлетворить только «закритический газ».

Атмосфера и климат.

Земля как тепловая машина. Жизнь земли есть не что иное как вечная

смена явлений. Из туч выпадают дожди, дождевые потоки размывают землю

и Сбегают в реки, речная вода медленно движется, отмывая частицы почвы

от берегов, и все это — песчинку за песчинкой — сносит в море, выдвигая

свою дельту все дальше и дальше и засыпая осадками морской бассейн. И, в

то время как в реках перед нами движутся те материалы, из которых со вре-

менем на морском дне будут воздвигнуты новые горы, горы, ныне сущест-