А.Г.Жабин, доктор геолого-минералогических наук
Вкристаллах минералов, горных породах, слоистых толщах осадков фиксируются имиллиарды лет сохраняются признаки, характеризующие не только эволюцию самойЗемли, но и ее взаимодействие с космосом.
Земные и космические явления.
Вгеологических объектах языком физических и химических свойств записанасвоеобразная генетическая информация о воздействии космических процессов наЗемлю. Говоря о методе извлечения этой информации, известный шведскийастрофизик Х. Альвен утверждает следующее:
«Посколькуникто не может знать, что произошло 45 млрд. лет тому назад, мы вынужденыначинать с современного состояния Солнечной системы и шаг за шагомвосстанавливать все более и более ранние стадии ее развития, Этот принцип,выдвигающий на первый план ненаблюдаемые явления, лежит в основе современногоподхода к изучению геологической эволюции Земли; его девиз: „настоящееесть ключ к прошлому“.
Всамом деле, сейчас уже можно качественно диагностировать многие виды внешнегокосмического влияния на Землю. О столкновении ее с гигантскими метеоритамисвидетельстеуют астроблемы на земной поверхности (Земля и Вселенная, 1975, 6,с. 13-17.-Ред.), появление более плотных видов минералов, смещение и плавлениеразличных пород. Диагностировать можно также космическую пыль и проникающиекосмические частицы. Интересно исследовать связь тектонической активностипланеты с различными хроноритмами (временнЫми ритмами), обусловленнымикосмическими процессами, такими, как солнечная активность, вспышки сверхновыхзвезд, движение Солнца и Солнечной системы в Галактике.
Обсудимвопрос, можно ли выявить космогенные хроноритмы в свойствах земных минералов.Ритмический и масштабный, — охватывающий всю планету характер солнечнойактивности и других космофизических факторов может служить основойобщепланетарных „реперов“ времени. Поэтому поиски и диагностикаматериальных следов подобных хроноритмов можно рассматривать как новоеперспективное направление. В нем совместно используются изотопный(радиологический), биостратиграфический (на основе ископаемых остатков животныхи растений) и космогенноритмический методы, которые в своем развитии будутдополнять друг друга. Исследования в этом направлении уже начались: описаныастроблемы, в соляных толщах обнаружены слои, содержащие космическую пыль,установлена периодичность кристаллизации веществ в пещерах. Но если в биологиии биофизике в последнее время возникли новые специальные разделыкосморитмология, гелиобиология, биоритмология, дендрохронология, то минералогияпока еще отстает от подобных исследований.
Периодические ритмы.
Особоевнимание сейчас обращается на поиски возможных форм фиксации в минералах11-летнего цикла солнечной активности. Этот хроноритм фиксируется не только насовременных, но и на палеообъектах в глинисто-песчаных осадках фанерозоя, вводорослях СоIIеniа из ордовика (500 млн. лет тому назад), на срезах ископаемыхпермских (285 млн. лет) окаменелых деревьев. Отражение подобной космогеннойритмичности на минералах, выросших на нашей планете в зоне гипергенеза, то естьв самой верхней части земной коры, мы только начинаем искать. Но несомненно,что климатическая периодичность космогенной природы будет проявляться черезразличную интенсивность циркуляции поверхностных и грунтовых вод (чередованиезасух и обводнений), различный прогрев верхней пленки земной коры, черезизменение скорости разрушения гор, осадконакопления (Земля и Вселенная, 1980,1, с.2-6. — Ред.). А все эти факторы влияют на земную кору.
Наиболееперспективные места для поиска признаков подобных космогенных хроноритмов этокора выветривания, карстовые пещеры, зоны окисления сульфидных месторождений,осадки соляного и флишевого типа (последние представляют собой слоистоечередование пород разного состава, обусловленное колебательными движениямиземной коры), так называемые ленточные глины, связанные с периодическим таяниемледников.
Приведемнесколько примеров периодичности, зафиксированной при росте кристалловминералов. Хорошо изучены кальцитовые сталактиты (СаСО3) из пещер Зауерланда(ФРГ). Установлено, что средняя толщина нарастающего на них каждый год слоявесьма мала, всего 0,0144 мм. (скорость роста примерно 1 мм. за 70 лет), аобщий возраст сталактита около 12000 лет. Но на фоне зон, или оболочек, сгодовой периодичностью на сталактитах обнаружены и более толстые зоны, которыенарастали через 10 — 11 -летние промежутки. Другой пример кристаллы целестина(SгSO4) размером до 10 см, выросшие в пустотах среди силурийских доломитовОгайо (США). В них обнаружена весьма тонкая хорошо выдержанная зональность.Мощность одной пары зон (светлой и темной) колеблется от З до 70 мкм., но внекоторых местах, где имеется много тысяч таких пар, мощность более стабильная7,5 — 10,6 мкм. Микрозондом удалось определить, что светлые и темные зоныразличаются по величине отношения Sr/Ва и кривая имеет пульсирующий характер(осадочные доломиты к моменту их выщелачивания и образования пустот сталиполностью окаменевшими). После рассмотрения возможных причин возникновенияподобной зональности предпочтение было отдано годовой периодичности условийкристаллизации. По-видимому, теплые и горячие хлоридные воды, содержащие Sr иВа (температура вод колеблется от 68 до 114С) и имеющие направление движения внедрах Земли вверх, периодически, раз в году, разбавлялись поверхностнымиводами. В результате могла возникнуть тонкая зональность кристаллов целестина.
Исследованиетонкослоистых корок сфалерита из Теннеси (США), найденных в пределах рудногоместорождения Пайн Пойнт, также показало периодичность нарастания оболочек, илизон, на этих корках. Мощность их около 5 — 10 мкм., причем более толстыечередуются через 9 — 11 тонких зон. Годовая периодичность в этом случаеобъясняется тем, что проникающие в рудное месторождение грунтовые воды изменяютобъем и состав растворов.
Тонкаягодичная зональность имеется также в агате, растущем в приповерхностном слоеземной коры. В описаниях агатов, сделанных еще в прошлом веке, отмечаетсяиногда до 17000 тонких слоев в одном дюйме. Таким образом, одиночная зона(светлая и темная полоса) имеет мощность всего 1,5 мкм. Столь медленнуюкристаллизацию минералов агата интересно сравнить с ростом конкреций в океане.Эта скорость 0,03 — 0,003 мм. за тысячу лет, или 30 — 3 мкм. в год.По-видимому, в приведенных примерах обнаруживается сложная цепь взаимосвязанныхявлений, обусловливающих влияние 11-летнего цикла солнечной активности на росткристаллов минералов в поверхностном слое земной коры. Вероятно, изменениеметеорологических условий под действием солнечного корпускулярного излученияпроявляется, в частности, и в колебаниях обводненности верхних участков земнойкоры.
Вспышки сверхновых.
Помимогодовых и 11-летних хроноритмов существуют одиночные космогенные»реперы" времени. Здесь мы имеем в виду вспышки сверхновых звезд.Ленинградский ботаник Н. В. Ловеллиус изучил структуру годичных колец800-летнего дерева арчи, растущего на высоте 3000 м на одном из склоновЗеравшанского хребта. Он обнаружил периоды, когда прирост годичных колецзамедлялся. Эти периоды почти точно падают на 1572 и 1604 годы, когда в небевспыхивали сверхновые звезды: сверхновая Тихо Браге и сверхновая Кеплера. Нампока не известны геохимические и минералогические следствия интенсивных потоковкосмических лучей в связи с пятью вспышками сверхновых, происшедшими в нашейГалактике за последнее тысячелетие (1006, 1054, 1572, 1604, 1667 годы), и мыпока не умеем диагностировать подобные признаки. Важно здесь не столько видетьследы первичных космичеких лучей в земных минералах (тут кое-что уже известно),сколько найти метод определения интервалов времени, когда в прошлом космическиелучи особенно интенсивно воздействовали на нашу планету. Такие интервалывремени, синхронизированные по всей Земле, можно будет сравнить с повсеместнораспространенными слоями известного возраста маркирующими стратиграфическимигоризонтами. По мнению астрофизиков, за время существования Земли около десятираз ближайшие к Солнцу звезды вспыхивали как сверхновые. Таким образом, природадает в наше распоряжение минимум десять последовательных хронореперов, единыхдля всей планеты. Минералогам же предстоит найти следы подобных космогенныхвременных реперов в свойствах кристаллов минералов и слагаемых ими горныхпород. В качестве примера можно привести лунный реголит. В нем отражена историявоздействия на Луну солнечного ветра, галактических космических лучей, микрометеоритов.Причем крупные космогенные хроноритмы здесь должны проявляться более контрастноведь Луна не имеет атмосферы, и, значит, космические воздействия на нее не таксильно искажаются. Исследование реголита показало, что интенсивность протонногооблучения на Луне с 1953 по 1963 год в четыре раза превышала среднююинтенсивность для нескольких предшествующих миллионов лет.
Идеяо причинной связи периодичности геологических процессов на Земле спериодичностью взаимодействия Земли и Космоса все более проникает в сознаниегеологов и планетологов. Теперь стало ясно, что периодизация геологическойистории, геохронологии связана с солнечной деятельностью единством временнОйструктуры. Но недавно получены новые данные. Оказалось, что общепланетарныетектоно-магматические (минералогические) эпохи коррелируют с длительностьюгалактического года. Например, для послеархейского времени удалось установитьдевять максимумов отложения минерального вещества. Они имели место примерно115, 355, 530, 750, 980, 1150, 1365, 1550 и 1780 млн. лет назад. Интервалымежду этими максимумами составляют 170 — 240 млн. лет (в среднем 200 млн. лет),то есть равны длительности галактического года.
Член-корреспондентАН СССР Г. Л. Поспелов, анализируя место геологии в естествознании, отметил, чтоизучение многоступенчатых геологических комплексов приведет эту науку коткрытию явлений типа «квантования» различных процессов в макромире.Минералоги вместе с геологами-стратиграфами, астрогеологами, астрофизикамисобирают факты, которые в будущем позволят составить общую для всех планетСолнечной системы шкалу времени.
/>
Схематическийразрез слоистого участка земной коры. Видны выходящие на поверхность (слева) и«слепые» (справа) гидротермальные жилы (черные жирные линии). В левыхпроисходит обмен гидротерм с поверхностными грунтовыми водами.
1,2, 3, 4, — последовательные стадии роста минералов: кристаллов кварца и пирита.Рост кристаллов в недрах Земли оказывается связанным с 11-летним цикломсолнечной активности.
Источник:Опубликовано в журн. «Земля и вселенная», М, АН СССР, 1982, 1.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта geo.web.ru/db/msg.html?mid=1175809&s=121100000