Загадки земных сфер

Советские писатели посвятили геологии много прекрасных произведений. И сегодня можно с удовольствием почитать научно-популярные книги Обручева, Ферсмана, беллетристику Куваева и Ефремова. Они погрузят вас в мир романтики, в царства тайги и пустынь, где мужественные бородатые люди ходят в маршруты, где карты рисуют карандашом от руки, где нет компьютеров и спутников. Советские книги расскажут вам о том, как исследовали Землю в прошлом столетии. А какова эта наука сегодня? Зачем нынешнему выпускнику школы идти на геологический факультет, зачем ему заниматься геологией? Ответы на эти вопросы обычно содержатся в научно-популярной литературе, но попробуйте найти что-то свежее по геологии в наших магазинах. Раздва и обчелся: том «Геология» из детской энциклопедии «Аванта+» и книга «Земля. Метеориты, вулканы, землетрясения», которую в этом году выпустило маленькое издательство «Век-2» из подмосковного Фрязина при поддержке фонда «Династия». Книга написана профессором МГУ Николаем Владимировичем Короновским, одним из самых компетентных людей в этой области. Николай Короновский — специалист по Большому Кавказу, вулканизму Средиземноморского складчатого пояса; он читает курсы по общей геологии, тектонике и магматизму, ведет учебные практики, им написано несколько учебников. Кафедру динамической геологии геологического факультета МГУ он возглавил в 1986 году, и в том же году я стала студенткой этой кафедры. Самую первую лекцию нам читала Александра Якушова, старейшая сотрудница факультета, автор учебника «Общая геология», по которому мы потом учились. Учебник Якушовой в соавторстве с Короновским переиздали в год моего выпуска, 1991-й.

В постперестроечное время Николай Короновский оказался единственным, кто рассказывал о геологии широкой аудитории. Он автор статей в журнале «Природа»; упомянутый выше том «Геология» почти наполовину написан им, другую половину написали его коллеги по факультету. Короновский бывал в передаче Гордона в 2002 году [1], читал лекции в телепередаче «Академия» [2], выступал на фестивалях науки МГУ. Книга «Земля. Метеориты, вулканы, землетрясения» представляет собой логичный этап в популяризаторской деятельности автора. Свой опыт он сконцентрировал в небольшом по книжным меркам объеме — всего на 176 страницах. Книга посвящена современным теориям и моделям, с помощью которых геологи описывают строение Земли и происходящие на ее поверхности процессы. Автор исчерпывающе дает историю идей, из которых складывалась тектоника плит. Начавшись с идеи о дрейфе континентов Альфреда Вегенера, новая модель увенчалась объяснением океанских рифтовых зон с помощью понятия спрединга (раздвига), придуманного американскими морскими геологами Хессом и Дитцем в начале 1960-х годов. «Это была гениальная догадка», говорил об этом открытии нам, первокурсникам, Николай Владимирович на первой лекции по магматизму. Мы тогда еще учились по учебникам 1960-1970-х годов в парадигме фиксизма, то есть геосинклинальной теории, статичных континентов. А в лекциях и на семинарах нам рассказывали о тектонике плит, магнитных аномалиях океанского дна, офиолитовых формациях, по которым картируют зоны субдукции.

Тектоника плит объединила многочисленные факты, накопленные геологами в предыдущие столетия, и объяснила загадки, появившиеся во второй половине ХХ века, в годы масштабных международных программ по изучению дна Мирового океана.

Дальше я ударюсь в рассуждения об основах геологии, намеренно их упрощая для наглядности, и если вы не любитель статей о науке в изложении журналиста, то здесь самое время оставить чтение и перейти напрямую к книге Н.В. Короновского, где теоретическая часть написана подробно. Хотя она изобилует специальной терминологией, бояться этого не стоит автор по ходу повествования дает пояснения, а в конце книги есть словарик. При желании с него можно и начинать читать книгу.

Континентальные и океанические плиты, зоны субдукции, спрединг, трансформные разломы, плюмы эти сложные модели позволили понять, как сложилась наблюдаемая нами картина континентов и океанов, почему вулканы возникли в определенных местах Земли. Раньше, чтобы объяснить существование гор и океанов, Землю представляли в виде сдутого резинового мяча, который идет разными складками по мере приложения к нему сил. Теперь пришлось верхний слой планеты земную кору отделить от остального шара и заставить скользить по горизонтали. Поскольку слой этот негибкий и основа под ним астеносфера хоть и считается вязкой, однако каменная, то земная кора рвется, трескается, сморщивается в самых разных местах, как первый блин на сковороде. Плиты треснувшей земной коры наползают друг на друга, в трещины между ними начинает проникать мантийное вещество, которое как бы латает поверхность планеты. Эти коллизии плит земной коры и называются плитной тектоникой ключевой теоретической моделью в современной геологии. Плитная тектоника объяснила океаны и окраины континентов, горные гряды посреди континентов и глубоководные желоба. А для объяснения феномена Гавайских островов, которые сидят посреди плиты, пришлось ввести новую конструкцию — плюмы. Это струи горячего мантийного вещества, циркулирующего внутри планеты. Плюм поднимается кверху, а над ним проплывает Тихоокеанская плита, и он прожигает ее насквозь. Поскольку плита продолжает двигаться, то и ожег на ней растягивается. Этот ожег и есть Гавайские вулканические острова. Модель мантийных плюмов подтвердилась в 1980-х годах благодаря сейсмической томографии — технологии, которая интерпретирует волны деформации, возникающие внутри Земли во время землетрясений.

От теоретических основ автор книги переходит к рассмотрению катастрофических явлений, которыми занимается геология, и здесь проявляется недостаток новых теоретических построений. Тектоника плит объясняет, почему на Кавказе находится вулкан Эльбрус, а на Сицилии — Этна и почему вокруг Средиземного моря расположены высокие горы и часто происходят землетрясения. Но предсказать, когда вулкан будет извергаться или когда начнет трясти, она не может. Для этой задачи нужны какие-то более сложные модели.

Землетрясениям в книге посвящена особая глава. Их причины давно уже не тайна для науки. Это и глубинные факторы — накапливающиеся миллионами лет напряжения земной коры, и движения океанских плит, и лунные приливы, и даже деятельность человека — большие водохранилища, откачка нефти и газа, подземные ядерные взрывы. О невозможности предсказать землетрясения, как ни сгущай сеть сейсмографов, стало понятно, по словам Короновского, еще в 1980-е годы. Какие-то предвестья землетрясения геологи могут наблюдать; иногда даже могут примерно сказать о вероятности землетрясения в конкретном регионе, но когда и где именно тряхнет, почти всегда неизвестно. При всей технической изощренности, теоретических моделях, столетиями накопленных фактах геологи не могут предсказывать катастрофические явления, а значит, не могут и предупредить людей об опасностях. И в этом кроется большая загадка, с которой столкнулась наука. На поиск решения брошены объединенные силы всех наук. Геология и геофизика как никогда нуждаются в свежих идеях.

Одно из достоинств книги — подробные объяснения прошлых катастроф с точки зрения современных представлений и разбор новейших катастроф, известных нам по освещению в СМИ. Автор рассказывает о землетрясении в Японии в 2011 году, ставшем причиной аварии на атомной станции Фукусима-1, об извержении вулкана Эйяфьядлайёкюдль в Исландии в 2010 году, парализовавшем авиасообщение Европы, о землетрясении в Индийском океане в 200 4 году, вызвавшем смертоносное цунами. Подробно Н.В. Короновский реконструирует историю острова Санторин в Эгейском море, где он работал.

Автор щедро снабдил повествование примерами новейших работ российских ученых, и это еще одно достоинство книги. Акцент на достижениях отечественной науки придает ей особую ценность.

Часть книги посвящена метеоритам и следам, которые они оставляют в земной коре, — астроблемам и минералам ударного происхождения. Традиционно эти объекты находятся в сфере изучения геологов, которые каждый метеоритный кратер исследуют вдоль и поперек, почище следователей. Последнее революционное открытие в этой области всё еще остается мало известным публике. Речь идет об иридиевой аномалии в горных породах позднего мелового периода, обнаруженной в конце 1970-х годов. Ученые объяснили аномалию ударом крупного метеорита. А десять лет спустя канадский геофизик Хильдебранд связал происхождение иридия с кратером Чиксулуб в Мексике. Последствия падения на территорию Мексики метеорита 65 млн лет назад были катастрофическими и привели к глобальному вымиранию морской фауны.

Геологи, разумеется, не берутся предсказывать падение метеоритов — это дело астрономов; задача геологов — найти астроблемы на поверхности Земли, потому что там содержатся полезные ископаемые. К примеру, Попигайская астроблема в Восточной Сибири содержит большое месторождение алмазов ударного происхождения (импактные алмазы). Два года назад попигайские алмазы наделали изрядно шума [3]. СМИ вдруг начали перепечатывать один и тот же пресс-релиз, где говорилось о крупнейшем открытии алмазов в Сибири. На самом деле попигайские алмазы известны с 1970 года и очень хорошо изучены. А почему об этом открытии стало известно только сейчас, читайте в книге Н.В. Короновского.

Геологи — люди наблюдения, факта. Они не мастера выдумывать гипотезы и давать объяснения, зачастую им приходится ждать столетия, пока ученые из точных наук не изобретут приборы и методы, способные продвинуть исследования в геологии. Книга будет полезна не только школьникам, но и студентам и ученым из других областей — физикам, химикам, математикам. Если ваша наука кажется вам слишком тесной, приходите в геологию, там вас ждут очень сложные загадки и требующие развития теории. Это географам на Земле не осталось белых пятен, а для геологов под землей их еще полно.