Урал: Эволюция. Геология. Сейсмология | Баньковский Лев Владимирович

Из архива Льва Владимировича Баньковского

Урал Эволюция. Геология Сейсмология Сборник архивных материалов и документов

2014

ББК 26 Б 23

Баньковский Л.В. Б 23 Урал: Эволюция. Геология. Сейсмология: Сборник материалов и документов из архива. [Электронный ресурс] ‒ Березники, 2014. – 151 с.

ISBN В данный сборник вошли материалы, относящиеся к работе над книгой об Урале, – наброски и черновые записи, конспекты, опубликованные статьи и очерки, фрагменты переписки с отцом на эту тему.

На первой странице обложки: Лев Баньковский в одной из экспедиций по Уралу На второй странице обложки: Лев Баньковский у столба на границе Европы и Азии (1996)

Составитель А.В. Литвинова (Баньковская)

ISBN

© Баньковский Л.В.

1

Урал 1. История тектонических исследований Паллас, Карпинский, Фредерикс, Пейве

2. Тектонические структуры первого порядка - глубинный разлом на востоке от Урал-Тау определяет меридиональную зональность Урала

3. Тектонические структуры второго порядка 1) 2) 3) 4)

– складчатость на восточном склоне – поперечные структуры – система надвигов на западном склоне – дугообразные структуры – признак движения – системы сбросов на восточном склоне

4. Магматизм на Урале 5. Проблема поисков нефти и газа, алмазов 6. Неотектонические движения и геоморфологические исследования Борисевич. Горное давление. Горные удары

7. О находках разновозрастных пород 8. Планетология о горных системах. Урал земной и лунный

Урал I.Соотношения между рельефом и осадконакоплением. Зеленокамский пояс Урала – вулканические извержения на дне моря. Сейчас горы.

II. Дно моря на западном склоне Урала – вершины гор.

III. Выход глубинных пород на поверхность Земли по плоскости разлома.

IV. Урал-Тау – бывшая сибирская платформа, рассечѐнный магматическими каналами разной формы. Роль линейных образований. Находки окаменелостей среди магмы (фораминиферы, каламиты).

V. Тектонический клин Урала а) Работы Пейве б) Определение обстановки тангенциального сжатия в) Надвиги в обе стороны г) Край восходящей глыбы обламывается периодически VI. Преобразования магматических пород а) дробление тектоническими силами б) зональность магматических пород в) уходит ли магма в бездонные «вечные» глубины г) природа батолитов.

Тектоника Урала План 1. Введение 2. Из истории тектонических исследований 3. Геологическое строение Урала а) Асимметричность меридиональных структур Урала 2

б)

Предуральский прогиб. Несовпадение гипсометрических водораздельных линий в) Речная сеть Урала 4. Тектоника Урала а) История тектонического развития б) Надвиги и движение по ним в) Новейшие тектонические движения 5. Магматизм Урала 6. Методы исследования Урала для оценки его тектонического развития а) Геофизика и сейсмотектоника б) Повторное нивелирование в) Смена флоры г) Изменение речной сети 7. Взгляды автора (геоморфологический метод) на тектонику Урала 8. Урал и тектоническое развитие Земли 9. Выводы 10.Библиография

3

и

Эволюция Земли Некоторые особенности строения и развития Урала Пермь, 1969 [Рукопись] Введение В ряду многих важнейших для жизни человека наук наука о Земле занимает особое место. От уровня научных знаний о происхождении и развитии Земли зависит решение таких исключительных по своему значению проблем, как: 1. Эффективность поиска, добычи и использования богатств земных недр.

2. Прогноз катастрофических явлений природы – землетрясений, вулканических извержений, цунами.

3. Возможность управления атмосферными процессами.

4. Темпы технического прогресса. Последние данные астрономии и наук о Земле позволяют внести поправки в теорию развития нашей планеты. В соответствии с этими новыми выводами об эволюции Земли становится возможным обоснование новых взглядов на тектоническую историю Урала и других геосинклинальных систем. Глава 1. Из истории космогонических исследований В 1754 году, за год до появления первой обоснованной гипотезы происхождения солнечной системы, автор этой гипотезы И. Кант написал сочинение «Исследование вопроса о том, могли ли произойти изменения во вращении Земли вокруг своей оси, вызывающем смену дня и ночи, с первых дней еѐ возникновения и как об этом можно узнать». В этой работе впервые было высказано сомнение в равномерности вращения Земли. Более того, Кант показал, что вращение Земли должно замедляться приливным трением. Шестьюдесятью годами раньше эта удивительная догадка уже стучала в двери английскому астроному Галлею. Рассчитанные им вспять солнечные затмения по времени отказывались совпадать с описанными в литературных памятниках древности. Но непоколебимая вера в равномерность вращения Земли привела Галлея к противоположному выводу: Луна в своѐм орбитальном движении вокруг Земли набирает скорость. Напрасно пытались рассчитать это ускорение великие математики Эйлер и Лагранж. Только сын Ч. Дарвина – Джордж Дарвин, разрабатывая теорию приливного трения, определил величину замедления вращения Земли и Луны. Теорией приливов Дарвина воспользовался К.Э. Циолковский, впервые математически проследив эволюцию всей солнечной системы. Начав в 1894 году с проблемы тяготения, он через тридцать лет издал книгу «Образование солнечных систем и споры о причине космоса». Слишком малым тиражом вышла эта книга и осталась неизвестной многим учѐным. На одной из еѐ страничек пророческие слова: «Я с глубоким убеждением могу сказать, что колыбели каждой планетной системы и многократных солнц лежат в бесчисленных гигантских солнцах». На двести лет растянулась вереница гипотез, предположений, догадок о замедлении вращения Земли, Луны, Солнца. А несовершенные земные часы не могли напомнить учѐным о том, что эти догадки – необнаруженный факт, и наша вращающаяся Земля совсем не эталон точного времени. Продолжительность суток, определяемая астрономами как промежуток времени между двумя прохождениями определѐнной звезды через меридиан обсерватории, считалась строго постоянной и не подвергалась сомнению до тех пор, пока в 1936 году Н. Стойко из парижского международного бюро времени не определил вариации суток зимой и летом в две миллисекунды.

4

В последние годы использование при астрономических наблюдениях высокоточного атомного времени позволило определить численную величину замедления вращения Земли в результате приливного трения. Кроме того, факт увеличения продолжительности земных суток подтверждают результаты микроскопических исследований оболочек ископаемых кораллов. На срезе оболочек этих кораллов весьма хорошо различаются годовые и суточные кольца роста, свидетельствующие, что число суток в древнем году было больше, то есть сутки были короче. Глава 2. О механизме замедления вращения Земли Луна и Солнце вызывают приливные явления на поверхности Земли. Кроме видимых колебаний уровня мирового океана у берегов материков, упругие приливные волны возникают в твѐрдом теле нашей планеты и регистрируются с помощью специальных приборов (наклономеров, гравиметров и т.д.) (фиг. 1) [От сост.: Иллюстрации 1969 года даны после текста]. Так как Земля совершает оборот вокруг своей оси значительно быстрее, чем Луна обращается по орбите вокруг Земли, то приливный горб А (фиг.1) на нашей планете постоянно выносится вперѐд по отношению к линии центров Земля – Луна. Этот горб притягивается Луной и возникает составляющая силы притяжения, замедляющая вращение Земли. Приливный горб В аналогично вызывает ускорение вращения нашей планеты, но действие его слабее. чем горба А, вследствие большей удалѐнности от Луны. Таким образом, современная теория приливов объясняет вековое замедление вращения Земли действием эффекта приливного трения. А с другой стороны положение приливных горбов А и В влияет на движение Луны по орбите. По указанной выше причине горб А ускоряет орбитальное движение Луны больше, чем горб В замедляет его. Угловой момент движения Луны по орбите увеличивается настолько, насколько он уменьшается на замедляющей своѐ вращение Земле. Таким образом в условно изолированной системе Земля-Луна общий момент количества движения системы остаѐтся постоянным.

Глава 3. Эволюция Земли За время существования Земли сутки удлинились примерно на 17 часов при среднем темпе замедления осевого вращения Земли 1,2·10-5 сек/год. Это значит, что в период своего рождения, примерно 5 миллиардов лет тому назад, наша планета вращалась вокруг оси почти за 7 часов. Несмотря на кажущуюся монолитность земного шара, его внешние очертания перед чередой тысячелетий далеко не незыблемы и не произвольны. Наша планета находится в состоянии гидростатического равновесия, что подтвердили не только градусные измерения и определения ускорения силы тяжести, но и полѐты искусственных спутников Земли. Для упрощения расчѐта эволюции Земли в качестве фигуры равновесия протопланеты, по-видимому, следует принять эллипсоид Маклорена – сжатый с полюсов эллипсоид 5

вращения с Rпол=0,368Rэкв, где Rпол и Rэкв – соответственно полярный и экваториальный радиусы планеты. Астрофизике известны небесные тела с более коротким, чем 7 часов, периодом вращения вокруг оси. Преимущественно это кратные звѐзды. Изучение их эволюции представляет значительный интерес для космогонии солнечной системы, т.к. позволит восстановить развитие протопланет в начальный период их существования. Этот период отличается от последующих значительными приливными взаимодействиями между Солнцем, протопланетами и протоспутниками вследствие их прежней близости друг к другу. Кроме того, в начальный период фигуры протопланет, оставаясь по-прежнему фигурами равновесия, отличались от эллипсоида Маклорена. В середине XVIII-го века Симпсон ввѐл функцию вращения небесного тела. Для принятого нами эллипсоида Маклорена 𝜔2

ℎ = 2𝜋𝑓𝜌 =0,2247 где h – постоянная Симпсона; ω – угловая скорость вращения Земли; f – гравитационная постоянная; ρ – средняя плотность небесного тела. Приведѐнное условие гидростатического равновесия показывает, что изменение скорости вращения Земли, соответствующее изменению длины суток от 7 до 23 часов, не могло остаться бесследным не только для формы земного шара, но и для его объѐма. Периоду вращения Земли вокруг оси, равному семи часам, соответствует средняя плотность протопланеты ρср=0,65 г/см3. При неизменной массе земного шара радиус нашей планеты за время еѐ существования уменьшился более чем в два раза. Изменение различных параметров Земли показано на фигурах 2, 3, 4, 5. График на фиг. 2 построен по материалам Института физики Земли Академии наук СССР, проводившего исследования приливной эволюции системы Земля-Луна. Однако в расчѐтах ИФЗ не учитывалось изменение плотности Земли, а следовательно и еѐ объѐма. Известное из графика (фиг. 2) изменение угловой скорости вращения Земли позволило в соответствии с изложенными выше принципами теории равновесия рассчитать кривую изменения плотности планеты (фиг. 4). Затем при условии неизменной массы Земли по известным физическим формулам рассчитано изменение Rэкв (фиг. 3) и ускорения силы тяжести на экваториальной поверхности (фиг. 5). Таким образом нами восстановлен последовательный непрерывный процесс развития Земли, свидетельствующий об определѐнной направленности эволюции планеты, т.е. вековом еѐ сжатии. Глава 4. Подтверждение гипотезы геологическими данными В истории геологии известна контракционная гипотеза, объясняющая сжатие Земли как следствие еѐ остывания. Неправильное, с нашей точки зрения, толкование причины сжатия планеты привело контаркционную гипотезу к забвению, смене еѐ другими гипотезами. Достаточно обоснованной причиной сжатия Земли является вековое замедление вращения планеты из-за приливного трения. Если силы тяготения Земли, определяемые еѐ неизменной массой, постоянны, то центробежные силы уменьшаются при замедлении вращения планеты. Поэтому преобладающие силы тяготения словно тисками сжимают Землю, восстанавливая ускользающее равновесие между центробежными и гравитационными силами. Установить с помощью приборов явление сжатия Земли на сантиметры в столетие довольно сложно. Не менее трудно определить вековое увеличение ускорения силы тяжести в сотые доли миллигала, ведь точность измерения силы тяжести современными гравиметрами составляет всего лишь одну десятую миллигала. Нет сомнения, что необходимые чувствительные приборы со временем будут созданы, а пока можно вспомнить 6

слова известного физика Р. Вуда: «Неоткрытые законы природы скрываются ныне за седьмым знаком после нуля целых». Отсутствие указанных инструментальных данных привело нас к необходимости систематического обобщения достижений наук о Земле и выделению наиболее существенных косвенных признаков, подтверждающих гипотезу. Таблица 1 Эра (группа) Кайнозой Kz Мезозой Mz

Палеозой Pz

Период (система)

Обозначение

Абс. возраст млн. лет

Уменьшение радиуса Земли, км

Сжатие поверхности Земли по экватору, км

Четвертичный период Неоген Палеоген Меловой период Юрский период Триасовый период Пермский период Каменноугольный Девонский период Силурийский и ордовикский периоды Кембрийский период

Q N Pg Cr J T P C D S O Cm

0–1 1 – 30 30 – 70 70 – 140 140 – 185 185 – 225 225 – 270 270 – 320 320 – 400

0,5 13 17 40 20 30 20 30 50

3 82 105 250 125 190 125 190 310

400 – 465

40

250

465 – 600 Итого

90 350

570 2200

На основании графика (фиг. 3) нами построена таблица 1, показывающая сокращение поверхности Земли в результате общего сжатия планеты. Изменение радиуса земного шара на 350 км за последние 600 млн. лет обусловило уменьшение длины окружности экватора на 2200 км. Некоторые цифры, относящиеся к отдельным геологическим периодам, подтверждаются геологическими наблюдениями и вытекающими из них расчѐтами первоначальной длины платформ, сжатых затем в горные складчатые системы. О сокращении поверхности Земли в результате сжатия планеты свидетельствует система разломов и хребтов, опоясывающих земной шар по дну океанов и продолжающихся на материках. Однако некоторые учѐные считают многие глубинные разломы следствием общего растяжения земной коры на «расширяющейся» Земле. Мы считаем необходимым обратить внимание на то, что наиболее значительные из «раскрытых» разломов (ВосточноАмериканская система рифтов, Байкальский рифт и т.п.) приурочены к вершинам огромных сводовых поднятий земной коры. Кроме того, и известные дотектонофизические эксперименты убедительно показывают, что разломы растяжения на вершинах сводов являются вторичными структурами по отношению к самим сводовым структурам, происхождение которых обязано сжатию. В начале пятидесятых годов нашего века сейсмологи, определявшие направления движения земной коры в очагах глубокофокусных землетрясений, обнаружили, что подавляющее большинство напряжений коры вызвано горизонтальными подвижками по разломам блоков земной коры. Вслед за этим открытием был найден сдвиг блоков земной коры по разлому СанАндреас в Северной Америке (почти пятисоткилометровое смещение крыльев разлома произошло за время около 150 млн. лет), затем такой же сдвиг по Альпийскому разлому в Новой Зеландии. По смещению «зебровых» меридиональных магнитных аномалий, пересечѐнных широтными разломами Мендосино и Пайонир, был обнаружен сдвиг блоков тихоокеанского дна на расстояние более 1400 км. Существование подобных сдвигов по разломам подчѐркивает планетарный масштаб тектонических процессов. Разнообразие сдвиговых структур подтверждается открытием на побережье Тихого океана сдвиговых 7

поверхностей глубинных разломов, уходящих наклонно под континенты и раскалывающих толщу земной коры до глубин мантии. Блоковое строение земной коры, являющееся результатом дробления коры в обстановке планетарного сжатия, позволяет с новых позиций подойти к объяснению палеомагнитных данных. Найденные в последние годы для каждого континента «пути движения полюса» по поверхности Земли являются результатом относительного движения блоков коры на сжимающейся планете. В соответствии с нашей гипотезой существующие данные позволяют восстановить историю тектонического развития земной коры. При определѐнных масштабах сжатия планеты изменение объѐма океанических впадин вызывает значительные изменения уровня океана. Недостаточные современные данные о геологии дна Мирового океана, занимающего почти три четверти поверхности планеты, пока не позволяют установить точные контуры берегов Мирового океана в минувшие геологические эпохи, оценить направленность изменения уровня океана. С точки зрения нашей гипотезы развитие Мирового океана происходило при общем увеличении глубины океанических впадин и наступлении океана на материки. Нередко известные геологические данные о преобладающей трансгрессии Мирового океана объяснялись увеличением количества воды в океане в периоды, когда планетарное оледенение сменялось более тѐплым климатом. Однако последние исследования показали, что подъѐм уровня Мирового океана далеко не всегда совпадает с периодами таяния ледниковых щитов планеты. На вековое повышение уровня океана указывают и долины рек, продолжающиеся на многие сотни миль по глубоководному дну океана, и выбитые морским прибоем террасы, погрузившиеся в океанские глубины на несколько километров. Под сомнение ставится правомерность чѐткого разделения земной коры на два типа: материковый и океанический. Недавние океанографические исследования показали, например, что огромные по площади структуры дна Тихого океана у берегов Северной Америки являются бесспорно материковыми. Глава 5. Структурная модель Земли Значительная физико-химическая неоднородность состава земной коры обусловливает вероятностный характер тектонических деформаций литосферы Земли. Недостаточно точно определѐнные физико-механические условия в недрах Земли, необходимость учѐта большого числа контролирующих эти условия факторов препятствуют однозначному решению важнейших геологических проблем расчѐтным путѐм. Этими затруднениями можно объяснить широкое привлечение к полевым и теоретическим геологическим исследованиям лабораторного эксперимента. Общая теория подобия физических процессов (теория безразмерных уравнений) и математическая реологическая теория позволяют получить при соответствующей обработке результатов эксперимента достаточно обоснованные выводы, которые могут быть использованы при создании общей теории геологических процессов. Основываясь на изложенной гипотезе происхождения и развития Земли, мы поставили эксперимент для проверки направленности тектонического развития планеты. Для определения направлений главных напряжений и характера их распределения в опыте был использован широко известный в технике метод хрупких плѐнок. На поверхность наполненного сжатым воздухом резинового шара мы равномерно нанесли тонкий слой парафина. При уменьшении давления воздуха внутри шара началось сжатие шара, и на сферической поверхности покрытия в соответствии с распределением главных напряжений возникли трещины. Трещины, в основном, совпадают с направлением главных деформаций и, таким образом, образуют своеобразную систему разломов, направление которых перпендикулярно к главным сжимающим напряжениям. В процессе общего сжатия модели был сделан ряд фотографий (фиг. 6, 7, 8), с помощью которых можно судить не только о некотором соответствии трещин модели распределению глубинных разломов и других сдвиговых структур по поверхности Земли, но и о характере их постепенного развития.

8

В отличие от известных работ исследователей структурных моделей Земли, мы провели классификацию описанных выше трещин и их обработку методами математической статистики и теории графов. Начала теории графов заложены Л. Эйлером в начале восемнадцатого века. Эта наука, изучающая совокупности точек и линий (графы), нередко применяется при расчѐтах химических превращений, электрических схем и транспортных сетей. Несколько лет назад она была использована американским исследователем А. Уэббом для объяснения происхождения каналов Марса. Уэбб определил соотношение узлов разных порядков в графах самого различного происхождения. (Узлом первого порядка считаются линии, так называемые рѐбра графа, оканчивающиеся тупиком; узлом третьего порядка – соединение в одной точке трѐх рѐбер; узлом четвѐртого порядка – четырѐх и т.д.). Исследователь начал с изучения растрескавшихся от зноя калифорнийских пустынь и трещин на застывшей вулканической лаве и кончил изучением схем железнодорожных сетей. Но сравнив результаты своих наблюдений с фотографическими картами марсианских каналов Уэбб, по нашему мнению, пришѐл к ошибочному выводу. Он решил, что сети, подобные каналам Марса, не могут быть результатом развития неживой природы, т.е. они – «явно коммуникационного типа». Вопреки такому заключению в итоге нашего эксперимента мы получили достаточно хорошее соответствие графов нашей модели и графов Марса по данным Ловелла, Трамплера, Слайфера (таблица... [Таблица 4 из «Пособия...»]). Фотографии, полученные с борта космического корабля «Маринер-6», показывают, что канал Агатадемона шириной в сто миль и длиной в 750 миль – это широкий, слегка изогнутый кряж, испещрѐнный кратерами и ущельями. Таким образом, фотографии «каналов» Марса, получаемые с помощью телескопов, являются совокупностью горных хребтов. Существующие геологические данные не позволяют пока выделить на земном шаре в виде графов связанные между собой системы разломов и горных цепей. Однако сходство графов на модели с марсианскими сетями каналов показывает, что пути развития планет солнечной системы едины.

Глава 6. Некоторые особенности строения и развития Урала Характерное направленное развитие Урала, объясняющее асимметрию его строения, прослеживается с конца протерозоя. Результаты исследований восточного края кристаллического фундамента Русской платформы позволяют предположить, что в протерозое будущая граница Европы и Азии представляла собой систему пологих меридиональных складок. Когда же под постоянным действием планетарных тектонических 9

сил сжатая земная кора потеряла здесь пластичность и стала несминаемой, западный склон древней уральской антиклинали был рассечѐн косой сколовой поверхностью разлома. В это время разделѐнные падающим на восток глубинным разломом, начали своѐ независимое существование два блока земной коры – Сибирская и Русская платформы. При движении по плоскости главного глубинного разлома восточный блок, надвигаясь на западную равнину, приподнимался над еѐ краем. Так появился хребет Урал-Тау. Край надвигавшегося блока надломился далеко к востоку от главного разлома и на сибирском склоне Урала произошли лавовые излияния. Край западного блока постепенно прогибался под тяжестью надвига, образуя на поверхности широкую с пологими склонами впадину – передовой Предуральский прогиб, который так же медленно заполнялся продуктами разрушения главного хребта. По тому, как во времени обломочные отложения смещались к западному борту прогиба, можно судить о том, насколько быстрым было восходящее движение сибирского блока по главному разлому. В начале пермского периода передний край восточного блока смял отложившиеся в прогибе осадки, раздробил их разломами, а при дальнейшем движении надвинул на запад. Это сравнительно небольшие надвиги, подчинѐнные главному надвигу (Курыксарский шарьяж в бассейне р. Вишеры, Нижнесергинский шарьяж в Кизеловском угольном бассейне, Чусовской шарьяж и другие). Подобные надвиговые структуры описаны также на Северном Урале и в районе Уфимского плато. Анализируя тектонику других геосинклинальных систем (Апеннин, Аппалачей, Альп и т.п.) можно установить сходство их развития с историей Урала и предположить, что все геосинклинальные системы представляют собой региональные надвиги. Выводы 1. Астрономические наблюдения и данные наук о Земле свидетельствуют о существовании векового отрицательного ускорения осевого вращения нашей планеты.

2. Расчѐты в области теории равновесия вращающихся небесных тел показывают, что изменение скорости вращения планеты из-за приливного трения (со средним темпом 1,2·10-5 сек/год) является причиной общего сжатия Земли (уменьшение длины экватора за Mz-Kz – 2200 км).

3. Геологические данные подтверждают характер общей направленности развития Земли и масштабы тектонической деятельности в соответствии с теоретическими исследованиями.

4. Урал и другие геосинклинальные системы Земли представляют собой региональные надвиги. Литература 1. Артемьев М.В. Изостатические аномалии силы тяжести и некоторые вопросы их геологического истолкования. «Наука», 1966.

2. Белоусов В.В., Гзовский М.В. Экспериментальная тектоника. «Наука», 1964.

3. Бербидж Д. Ядерная астрофизика. «Мир». М., 1964.

4. Болдуин Р. Что мы знаем о Луне? «Мир», 1967.

5. Бронгулеев В.В. Проблема складкообразования в земной коре. «Недра», 1967.

6. Буркар Ж. Рельеф океанов и морей. ИЛ. 1953.

7. Войткевич Г.В. Возраст Земли и геологическое летоисчисление. «Наука», 1965.

8. Манк У., Макдональд Д. Вращение Земли. «Мир», 1964.

9.Менард Г.У. Геология дна Тихого океана. «Мир», 1966.

10. Панов Д.Г. Происхождение материков и океанов. Географгиз, 1961.

11. Херасков Н.П. Некоторые общие закономерности в строении и развитии структуры земной коры. АН СССР, 1963.

12. Храмов А.Н. Палеомагнетизм. Л., 1967.

13. Вопросы современной зарубежной тектоники. Сб. статей, ИЛ, 1960.

10

14. Вопросы датировки древнейших геологических образований и основных пород. Сб. докладов, «Наука», 1967.

15. Вопросы математической геологии. «Наука», 1965.

16. Взаимодействие наук при изучении Земли. Сб. статей, «Наука», 1964.

17. Дрейф континентов. Горизонтальные движения земной коры. Сб. статей, «Мир», 1966.

18. Живая тектоника. ИЛ. М., 1957.

19. Островные дуги. ИЛ. М., 1952.

20. Проблемы глубинного теплового потока. «Наука», 1966.

21. Шмидт О.Ю. Происхождение Земли и планет. Изд. АН СССР. М. 1962.

22. Проблемы планетарной геологии. Сб. статей, «Госгеолтехиздат», 1963.

23. Рельеф и геология дна океанов. «Прогресс», 1964.

24. Строение и развитие земной коры. Сб. статей, «Наука», 1964.

25. Современные движения земной коры. Сб. статей. АН СССР, 1963.

26. Тектонические движения и новейшие структуры земной коры. «Наука», 1967.

27. Физика земной коры и верхней мантии. «Мир», 1966.

28. Физика планет. Алма-Ата, 1967.

 Из переписки с отцом, Баньковским Владимиром Ивановичем [11.03.66. Пермь] ...Просидел, папа, два праздничных дня над астрономией, почти не вставая, а в остальные дни все занятия урывками. Пришѐл к такой мысли, что прежде всего нашу гипотезу нужно применить к эволюции Земли, т.е. убедительно для геологов, геофизиков, океанографов показать, что планета наша замедляет вращение со времени своего образования, что радиус Земли постоянно уменьшается, что ускорение силы тяжести постоянно увеличивается. Пересмотрел доступные работы по изучению тектоники морского дна. До сих пор ведь не объяснено происхождение среднеокеанических разломов. Зато нашѐл интереснейшие материалы по вековому подъѐму уровня Мирового океана. Разве это не говорит о том, что Земля уменьшается в объѐме? С каждой книгой убеждаюсь в нашей правоте, и в сомнениях и тупиках геологов и геофизиков вижу надуманность многих теорий и гипотез, вижу как многие правильные мысли уходят в сторону от цели. И хотелось бы, папа, видеть наши мысли напечатанными, чтобы в виде откликов получить дополнительный материал для размышлений. Может быть, папа, ты напишешь для «Уральского следопыта» повесть по их заказу, это и меня подтолкнѐт вперѐд. Я сам хорошо чувствую недоработанность и неразвитость наших идей, несмотря на их правоту, конечно, в научном журнале публиковать их ещѐ рано. Ты ведь и сам понимаешь, что сформировавшаяся работа не могла бы претерпеть столько изменений от однойединственной рецензии из Полтавы. А сколько их пока неизвестных справедливых возражений и замечаний. Поэтому даже и хотелось бы видеть литературную интерпретацию всех соображений мыслящего человека о мироздании...

11

12

13

14

15

16

17

18

Приложение Таблицы из пособий Л. Баньковского «Опасные ситуации природного характера». Части 1 и 2. (Соликамск, 2006, 2008, http://issuu.com/bonikowski)

19

20

21

22

 Из переписки с отцом [11.04.66. Пермь] ...Уже несколько дней просидел в библиотеке за астрономией: всякие толстые книжки долго читаются. Зато нашѐл много очень интересного. Гораздо, папа, убедительнее вывод о наклоне осей планет в книге-сборнике статей «Основы планетарной геологии». Я не знал об интересном свойстве гироскопа, хотя это свойство сразу бросается в глаза, – при замедлении вращения – наклоняется ось вращения. Обязательно нужно будет заняться теорией гироскопа, а пока, кажется, нужно заглянуть во все уголки смежных наук, чтобы не делать таких «открытий». За последние два года у меня уже не раз отчаянно билось сердце от интересных, «новых» догадок, но увы, через несколько дней или недель оказывалось, что прозрение не ново. Так было с разломами земной коры, уходящими наклонно под материки, и с наступлением Мирового океана. Ещѐ в 1888 году австрийский геолог Зюсс решил коротко и исчерпывающе: «Земной шар сжимается, море следует за ним». Об увеличении, подъѐме уровня океана написано в книге Магницкого, которую я тебе, папа, раньше посылал, но коротко совсем (стр. 88). Подробнее об этом в книге В.Г. Рихтера «Методы изучения новейшей и современной тектоники шельфовых зон морей и океанов». Изд-во «Недра», 1965. Эти числа отнесены к подъѐму уровня из-за таяния ледниковых щитов, хотя рядом же приводятся и сомнения: Н.К. Ханайченко (1962) показал, что для повышения уровня Мирового океана на 6 см требуется дополнительно 21.700 км3 воды или таяния 23600 км3 льда, на что в свою очередь необходимо затратить 1,89·1018 кал, что должно было повлечь общее похолодание атмосферы на 1,51°. А этого не случилось. Данные такие (в см за 100 лет) Гутенберг, 1941 11-12 [Подъѐм уровня] Виттинг, 1943, 9,4 Тораринсон, 1940 5 Бергстен, 1954 10 Мармер, 1948 14 Кайе, 1952 15 Шуэлл, 1954 15 Полли, 1953 16 Тромбетти, 1953 18 Кюнен, 1954 8 Буторин, 1955 26 Валентин, 1954 12 Файрбридж, 1960 12 Лазаренко, 1961 25 Н.И. Николаев (1948) считает причиной колебания уровня океана тектонические подвижки морского дна. Такого же мнения почти К.К. Марков (1946), Г. Валентин (1954). Недавно, папа, я сделал заказ в Ленинскую библиотеку по межбибл. абонементу на 10 книг. Следующими будут Станюкович и Койпер. Хорошо бы, папа, побывать в конце мая – начале июня на океанографическом конгрессе в Москве, вот где будет передний рубеж науки представлен. С Московским ВАГО у меня, папа, нет желания связываться, слишком уж там предубеждѐнно ополчились на всех таких «любителей», как мы с тобой. Меня смешат даже их доводы: «Так всѐ подозрительно правильно, что даже ошибку не сразу найдѐшь». Явное доказательство того, что многие любители материал знают глубже, чем те рецензенты, которые судят эти работы и надрываются от тяжкого труда, оттого что нет у них должного кругозора...

23

[20.05.66. Йошкар-Ола] Сегодня [...] отправился отдавать дань уважения библиотекам. В каких только городах я не заглядывал в эти хранилища мысли человеческой. Обидно как-то, когда не находишь нужных книг; почему-то вспоминается наша институтская библиотека, утолявшая жажду почти на любую нужную книгу. В городе здесь расстраивающаяся в ширину республиканская библиотека, но сегодня она закрыта – выходной. Поехал в пединститут. Географического факультета в нѐм нет, нет и книг в читальном зале соответствующих, говорят: «Не наш профиль...» Ох уж этот профиль городов, калечащий библиотеки. Перед самым отъездом из Перми пришли мне книги из Ленинской библиотеки, которые ждал полтора месяца. Большущая связка. Кто-то ведь отбирал и посылал их в дальнюю дорогу, спасибо им.

[12.06.66. Пермь] Я совсем не считаю, что самых больших результатов можно достичь в каждодневном сидении над книгами или расчѐтами с утра до вечера. Очень много тому примеров, как люди разучились смотреть на себя и свою работу со стороны, отчего потеряно важное и теперь неуловимое. Мне кажется, папа, у нас со временем получится очень интересная книга о истории Земли и планет. На конгресс стоило бы приехать, чтобы послушать один-единственный доклад японца Хошино, обнаружившего у берегов Японии на глубине от 2 до 4,5 км террасы, бывшие когда-то дном мелководного моря. Было много цветных интереснейших фильмов об исследовании океана и его обитателях. Новый мир причудливейших и фантастических живых существ. Однако учѐных, с которыми я хотел бы поговорить, интересных, судя по их работам, я не встретил; один оказывается в Новосибирске – болен, другой на дрейфующей станции «Северный полюс». Когда начну летать, думаю, встречусь и с тем и с другим. Прочѐл интересное письмо Циолковского физику Столетову: «...Что могу я один! Моя цель – приобщить к излюбленному делу внимание и силы людей. Отправить рукопись в какое-нибудь учѐное общество и ждать решающего слова, а потом, когда ваш труд сдадут в архив, сложить в унынии руки – это едва ли приведѐт к успеху. История показывает, что самые почтеннейшие и учѐнейшие общества редко угадывают значение предмета в будущем, и это понятно: исследователь отдаѐт своему предмету жизнь, на что немногие могут решиться, отвлечѐнные своими обязанностями и разными заботами. Но в целом среди народов найдутся люди, посвятившие себя... и уже отчасти подготовленные к восприятию известных идей. Поэтому, я думаю, будет лучше, если разбираемый мною вопрос будет представлен на рассуждение всех добровольцев; мне кажется, тут будет больше шансов для достижения успеха, ибо хотя и найдутся при этом противники, но зато найдутся и защитники и продолжатели дела; спор же только способствует выяснению истины...»

Уральская геосинклиналь [Рукопись]

Несколько слов о языке науки В отличие от философов древности современные учѐные в совершенстве должны владеть, наряду с общепринятыми, ещѐ одним своеобразным языком – языком своей науки. В самой середине прошлого века в «Учебнике геогнозии» впервые появилось слово «геотектоника». Три четверти века спустя в геологических институтах геотектоника – наука о строении и развитии нашей планеты – стала преподаваться как важнейшая часть геологии. Если судить о темпах развития этой только одной из ста двадцати наук о Земле по времени удвоения числа посвящѐнных ей научных работ, то геотектоника в наши дни не уступает ни математике, ни физике, ни химии. А чтобы стать специалистом в этой области знания, по недавним подсчѐтам исследователей из новосибирского Академгородка необходимо освоить 4456 геотектонических терминов.

24

Множество специальных слов объясняется не только великим разнообразием методов исследования геотектоники. Сложная терминология этой науки отражает в первую очередь историю представлений о нашей планете. Знакомясь с геотектоникой, мы прежде всего узнаѐм, что земная кора состоит из наиболее быстро развивающихся областей – геосинклиналей и сравнительно спокойных участков – платформ. В наши дни при слове геосинклинали геологи вспоминают землетрясения в Мексике, Чили и Японии, «огненное кольцо» вулканов на побережье Тихого океана, разрушительные волны цунами на Гавайских и других островах. В своѐ время геосинклинальными областями были наш Урал, Аппалачи, Кавказ и многие другие горные системы Земли. В начале нашего века геотектоника, историческая и региональная геология приняли учение о геосинклиналях как теоретическую схему, способную описывать в общем виде до поры до времени неясные взаимосвязи между различными проявлениями тектонической жизни нашей планеты. Колыбели горных хребтов Учение о геосинклиналях зародилось ровно сто десять лет тому назад. Американский палеонтолог Джеймс Холл впервые обратил внимание на то, что на равнине СевероАмериканского континента слои осадочных пород во много раз тоньше тех смятых в огромные складки толщ осадков, которые образуют Аппалачские горы. Так в геологию вошѐл удивительный факт, и несколько позже оказалось, что объяснение ему найти чрезвычайно важно. Геолог Эмиль Ог обнаружил в геосинклинальных областях загадочное явление: поднятие гор и увеличение глубины прогибов происходят одновременно. Почему? Даже основатели учения о геосинклиналях, как потом и их многочисленные последователи, расходились во мнениях на причины появления таких странных тектонических структур. Холл считал, что земная кора прогибается под тяжестью накопленных осадков у берегов материков. Джеймс Дэна, впервые назвавший области «длительного оседания» геосинклиналями, видел их причину в сжатии и короблении остывающей Земли. На рубеже нашего века М. Бертран думал, что прогибы вызывают находящиеся под ними тяжѐлые массы земного вещества, а Термье спорил с ним и на примере Альп доказывал идею «катка». Не менее дискуссионным был вопрос о развитии геосинклинальных областей, которые делили на первичные и межматериковые, по магматической активности и по характеру осадков и по многим другим особенностям их эволюции. Учение о геосинклиналях развивалось то с позиций контракционистов, то с точки зрения гипотезы равновесия коры, а то гипотезы подкоровых течений и плавания материков. Неполных и противоречивых данных было такое множество, что нередко геологи в соответствии со вновь появлявшимися взглядами, предлагали переименовать геосинклинали. В. Бухер предложил новое название «подвижный пояс», Л. Кобер – «ороген» и Е. Милановский популяризировал термин в «колыбели горных хребтов». Известный австрийский геолог Эдуард Зюсс вообще игнорировал слово геосинклиналь и считал Альпы, Гималаи, Урал просто-напросто осушенными и раздавленными морями. Одно время геосинклинали считали даже путешествующими по планете подобно плавающим материкам. Гипотезу о миграции геосинклиналей выдвинул и защищал американский геолог А. Грэбо. Он предполагал, что по мере заполнения осадками и горообразования над одним прогибом впереди возникают новые впадины, над которыми в будущем тоже появятся горы. Геосинклинали были надѐжно «остановлены» геологами – нашими современниками. Своеобразным камнем такого преткновения стало открытие глубинных разломов земной коры. В своѐ время Эйнштейн дальновидно предположил, что революцию в физике сделает правильно найденная система отсчѐта для ускоренно движущихся систем. Нечто очень похожее на открытие тайны тяготения сравнительно недавно произошло в геологии. Советскими геологами в дополнение к географическим координатам планеты были 25

впервые введены новые тектонические координаты, началом которых стали планетарные разломы земной коры. Изучая особенности рельефа Земли и еѐ внутреннее строение, геологи и геофизики установили, что земная кора имеет своеобразную блоковую структуру, очень напоминающую мозаику. Самые большие блоки или глыбы земной коры нередко достигают тысячи километров в поперечнике и отделены друг от друга невидимыми с поверхности, но глубиной иногда до семисот километров трещинами, которые обычно называют глубинными разломами земной коры. Как оказалось, именно около этих разломов существовали и нередко существуют сейчас геосинклинали – подвижные развивающиеся зоны на контактах блоков земной коры. Откуда он, Каменный пояс? Вытянувшийся от Карского моря до степей Казахстана Предуральский прогиб – это огромная заполненная многокилометровыми толщами осадков узкая впадина. Почти прямая цепь гор на восточном борту прогиба, огромные вулканические массивы – всѐ это указывает на то, что наш Урал в середине палеозойской эры был типичной геосинклиналью. Как-то один из исследователей Земли заметил, что историю очень давних и довольно запутанных событий мы составляем по немногим оставшимся разобщѐнным и часто непронумерованным страничкам. Это сравнение напоминает работу геологов, когда странички истории Урала – осадочные отложения – перевѐрнуты, смяты или сдвинуты совсем в другую главу. Очень трудно понять странички восточного склона Урала, настолько они повреждены вулканическими извержениями и скрытыми излияниями лавы – интрузиями. О динамике и направленности развития Урала впервые писал академик А. Карпинский. Он обратил внимание на отклонения Уральского хребта от меридионального направления и высказал мнение, что причиной этому могут быть «малые подземные горсты» – жѐсткие глыбы, препятствующие широтному развитию горной страны. В 1923 году советский геолог А. Заварицкий, впоследствии известный исследователь тихоокеанского «огненного кольца», впервые подчеркнул значение краевых надвигов в тектонике западного склона Урала. А четыре года спустя Г. Фредерикс, изучая несоответствия разновозрастных осадков, пришѐл к выводу об «этажности» отложений Северного и Среднего Урала. Более двадцати лет назад работы А. Пейве, Н. Шатского и других советских геологов не только открыли новое направление в геотектонике, так называемую разломную тектонику, но и указали на глубокую связь геосинклиналей с региональными разломами земной коры. Новые представления способствовали обнаружению на склонах центрального хребта Урала – Урал-Тау – глубинных разломов земной коры. Несмотря на неполноту полевых исследований, сравнительно редкую сеть глубоких скважин, уже сейчас можно предположить, что Урал образовался при надвиге блока Западно-Сибирской платформы на Русскую равнину. Развитие горной страны началось, повидимому, в начале палеозойской эры. В это время большая несимметричная складка земной коры была разорвана большим глубинным разломом, наклонно уходящим под Сибирскую платформу. При движении по этому Главному уральскому разлому восточный блок, надвигаясь на западную равнину, приподнимался над еѐ краем. Так появился центральный хребѐт Урал-Тау. Край надвигавшегося блока надломился далеко к востоку от главного разлома, и на сибирском склоне Урала произошли лавовые излияния, иногда называемые «базальтовым потопом». Край западного блока постепенно прогибался под тяжестью надвига, образуя на поверхности широкую с пологими склонами впадину – передовой Предуральский прогиб, который так же медленно заполнялся продуктами разрушения главного хребта. По тому, как во времени обломочные отложения смещались к западному борту прогиба, можно судить о том, насколько быстрым было взаимное движение блоков по главному разлому.

26

В начале пермского периода передний фронт Уральского надвига смял отложившиеся в прогибе осадки, раздробил их разломами, а при дальнейшем движении надвинул на запад. Эти краевые надвиги и открыли в двадцатых годах нашего века уральские геологи. От подножия Урал-Тау море ушло ещѐ в конце каменноугольного периода, перед образованием западных хребтов Урала. К началу мезозойской эры передний край восточного блока был так разрушен выветриванием и водной эрозией, что количество осадочных отложений на Урале значительно уменьшилось. С этого времени дальнейшую историю развития Урала можно проследить с помощью данных геоморфологии – науки о развитии рельефа. О чѐм рассказывают реки Урала Более трѐхсот лет назад Галилео Галилей объяснял форму профиля речного русла соответствием между «силой и сопротивлением» водного потока. И современные геоморфологи вполне согласны в этом с Галилеем. Изучая на склонах многих горных систем остатки древних речных террас и сравнивая их с современными руслами рек, исследователи пришли к важному выводу. Реликтовые речные террасы оказались «истинным барометром тектонических движений». Ещѐ в середине прошлого века русские геологи Н. Меглицкий и А. Антипов изучали древние долины рек Южного Урала. И если Г. Фредерикс впервые предположил об «этажности» западного склона в глубину, то современные исследователи рек открыли уже совсем иную, но не менее важную характеристику Каменного пояса – ступенчатость всех горных хребтов Урала. В. Варсанофьева, Д. Борисевич и многие другие геоморфологи обнаружили у самых горных вершин Урала даже такие террасы, возраст которых больше ста двадцати миллионов лет. В 1926 году исследователь Урала С. Бубнов говорил, что геолога здесь просто поражает малая интенсивность складчатости. Эта мысль подтвердилась несколько позже. Детальное изучение речных долин привело геоморфологов к выводу об эрозионном происхождении Уральского хребта. На западном склоне Урал-Тау выходят слои осадочных отложений, образовавшихся в то самое время, когда на месте Урала была равнина с пологими возвышенностями. Интенсивный размыв надвинутого и приподнятого края Сибирского блока придал геологической карте Урал-Тау чрезвычайно своеобразный вид – хорошо заметную меридиональную зональность отложений по всему протяжению хребта. Всѐ это вместе с другими данными рассказывает о том, что в мезо-кайнозойскую эру развитие Урала совсем не напоминало историю только складчатой горной страны. Первоначальное положение древних русел рек, пересекающих центральный уральский хребет, могло сохраниться только при движении хребта Урал-Тау по наклонному главному разлому. Уральская геосинклиналь Восемнадцать лет назад сейсмолог Калифорнийского технологического института Гуго Беньоф, исследуя непрерывное накопление деформаций в верхней части земной коры, сделал вывод, что «все поверхностные землетрясения с интенсивностью восемь* и более в какой-то степени включены в единую систему тектонической деятельности…» и далее предположил: «возможно, этот механизм связан с сокращением радиуса Земли…» По-видимому, Беньоф не ошибся. Последние данные астрономии и наук о Земле показывают, что наша планета неуклонно сжимается. Только причина этого сжатия не в остывании планеты, как считалось раньше, а в вековом замедлении вращения из-за приливного трения. Сжатие Земли приводит мозаику планетарных блоков в сложное движение. Геосинклинальные области – это вновь рождающиеся зоны глубинных разломов и стыки взаимодействующих блоков. В сороковые годы А. Пейве, Н. Шатский и другие советские геологи впервые подчеркнули значение связи геосинклиналей с региональными разломами земной коры. А 27

три года назад на основании новых геологических данных о движениях земной коры по разломам были пересмотрены представления о структуре Памира. Геологические и геофизические исследования последних лет позволяют предположить существование двух видов относительного движения соседних блоков. Если глубинный разлом вертикальный, то происходит сдвиг блоков по этому разлому. По смещению «зебровых» магнитных аномалий на дне Тихого океана палеомагнитологи открыли невиданный сдвиг блоков океанского дна в полторы тысячи километров. Другим видом взаимного движения блоков являются планетарные надвиги одного блока на другой по наклонным глубинным разломам. Впервые такие надвиги обнаружены сейсмологами на Курильских островах и в Японии. Открытие на склонах центрального хребта Урал-Тау глубинных разломов земной коры указывает на возможность надвигового происхождения и развития Урала. И не только Урала. Такая же история и у Аппалачей, Апеннин, Альп и других геосинклинальных областей. Но если понятие «геосинклинальная область» равнозначно стыку взаимодействующих блоков, то, может быть, слово геосинклиналь со временем выйдет из употребления? Но, наверное, этого не случится. Понятие, служившее развитию геотектоники около века, обретѐт новый смысл и надолго ещѐ останется для обозначения регионального надвига. ________________________ * «Интенсивность восемь» – безразмерная величина при оценке землетрясений

Выводы [расшифровка черновика] Ну а что же слово геосинклиналь? Термин, послуживший геологии около ста лет, по-видимому, останется обозначением регионального надвига. ______________

Конкретный тектонический процесс ______________

Форма поверхности глубоководных желобов показывает, что кора и подкоровые слои прогнуты под тяжестью надвига. Обламывание краѐв блоков при надвигах. Платформы обламываются по краям. Глубинные горизонтальные и наклонные сколы. Срезание структур земной коры. Образование разрывов сколового типа. Скольжение отдельных блоков. ___

Три вида тектонического развития Складчатость Надвиги по наклонным разломам Сдвиги по вертикальным разломам ___

В 1966 г. получены новые данные о большой роли горизонтальных движений и пересмотрены представления о структуре Памира, показано широкое распространение шарьяжей и надвигов большой амплитуды. ___

Платформа и геосинклиналь – основные структурные элементы земной коры, различные по геологическому строению, истории развития, ходу геологических процессов. ___

При надвиге переход прочной хрупкой толщи из горизонтального в наклонное положение не мог не сопровождаться разрывом. Одна из древних геосинклинальных систем – наш Урал. О горизонтальном скалывании В марте 1958 года на Урале был произведѐн взрыв для изменения русла реки Колонги. Определена толщина земной коры на Урале 38-48 км. По-видимому расслоение верхней части коры происходило неравномерно примерно через десять километров. Глубинное сейсмическое зондирование на Урале позволило предположить разрывы сплошности поверхности Мохо.

28

29

Глубинное строение и история Урала [Рукопись] Во всех направлениях пройден Урал геологами. Трудно здесь найти обнажение, по которому не стучал бы многократно геологический молоток. Давно потерян счѐт шурфам, канавам и скважинам. Но изученный с поверхности Каменный Пояс по-прежнему скрывает тайны своего глубинного строения и своей истории. За последние годы о структуре уральских недр многое рассказали геофизические исследования – магнитная и гравиметрическая съѐмки, глубинное сейсмическое зондирование. Но, к сожалению, всѐ это – косвенные методы, которые не позволяют представить себе все интересующие геологов особенности земных глубин. В недалѐком будущем керны из глубоких опорных скважин, расположенных на всѐм протяжении хребта, дополнят известные геологические данные очень существенными подробностями. А пока в недра Урала можно заглянуть, опираясь на совокупность тех сведений, которые найдены исследователями разных геологических специальностей – геоморфологов, палеонтологов, геохимиков, геофизиков и многих других. Пожалуй, в смысле развития всей горной системы, наиболее характерной чертой Урала является передовой Предуральский прогиб. Само существование этой протянувшейся более чем на две тысячи километров меридиональной впадины, заполняющейся осадками в течение многих геологических периодов, помогает определить характер тектонических сил, вызвавших еѐ образование. Передовой прогиб вероятнее всего рассматривать как восточный край Русской платформы, прогнувшийся под тяжестью надвигающегося с востока Сибирского блока земной коры. Исследователи разных стран не раз указывали на возможность объяснения многих региональных геологических структур существованием надвигов. Однако особенности надвигового взаимодействия геоблоков до сих пор детально не изучены. Поэтому, даже принимая вполне определѐнный характер развития уральского хребта, об истории Урала пока можно говорить лишь предположительно. Направленное развитие Урала, объясняющее широтную асимметрию его строения, прослеживается сейчас с конца протерозоя. Результаты исследований восточного края кристаллического фундамента Русской платформы говорит о том, что в протерозое будущая граница Европы и Азии представляла собой систему пологих меридиональных складок. Когда же под постоянным действием планетарных тектонических сил сжатая земная кора потеряла здесь пластичность и стала несминаемой, западный склон древней Уральской антиклинали был рассечѐн косой сколовой поверхностью разлома. В это время разделѐнные падающим на восток глубинным разломом, начали своѐ независимое существование два блока земной коры – Сибирская и Русская платформы. При движении по плоскости главного глубинного разлома восточный блок, надвигаясь на западную равнину, приподнимался над еѐ краем. Так появился хребет Урал-Тау. Край надвигавшегося блока надломился далеко к востоку от главного разлома и на сибирском склоне Урала произошли лавовые излияния. Вода, ветер разрушали Урал-Тау, и обломочный материал скапливался в передовом Предуральском прогибе. По тому, как во времени эти обломочные отложения наслаивались друг на друга и смещались к западному борту прогиба, можно судить о том, насколько быстрым было поступательное и восходящее движение сибирского блока по главному разлому. В начале пермского периода передний край надвигавшегося блока смял отложившиеся в прогибе осадки. В это время, как говорят геологи, «закрылась» уральская геосинклиналь. Сейчас уже ясно, что многие важные процессы минералообразования на Урале объясняются особенностями глубинного строения всей горной системы, а главное, историей еѐ тектонического процесса. Описанное выше развитие Урала позволяет по-новому оценить значение для происхождения полезных ископаемых таких вторичных геологических структур, как 30

меридиональная система малых надвигов на западном склоне хребта, дугообразные тектонические нарушения и системы меридиональных сбросов на восточном склоне. На нашей планете геологам известно много областей, где ход тектонических процессов не раз изменялся на противоположный: период поднятия огромных участков земной коры сменялся периодом погружения, напряжения сжатия чередовались с напряжениями растяжения. Наверное, к удовольствию геологов, изучающих минералообразование палеозойской и мезокайнозойской эр Урала, можно уверенно предположить неизменную направленность процесса развития всей уральской горной системы. Это значит, что при тщательных полевых исследованиях могут быть восстановлены такие подробности истории Урала, какие понять невозможно при утверждении существования периодически изменяющих направление тектонических процессов. Согласно новым взглядам на развитие Урала, можно предвидеть, что магматические породы всей осевой части Каменного пояса идут вглубь далеко не «до самой мантии». Глубокие скважины, пробуренные на хребте Урал-Тау и даже на восточном склоне Урала, пройдут толщи надвинутых с востока интрузий и выйдут под ними в те же самые осадочные отложения, которые на краю Русской платформы покрывают кристаллический фундамент. И в этих осадочных толщах под самым уральским хребтом могут быть найдены нефть и природный газ. Новые месторождения каменного угля будут обнаружены к западу от нынешних границ Кизеловского бассейна, правда, на несколько большей глубине. [Надпись на полях: Не потому ли не найдены ещѐ кимберлитовые трубки, что неизвестно определѐнно, с востока или с запада принесены алмазоносные россыпи. Согласно взглядам о надвиговом происхождении Урала, кимберлитовые трубки следует искать с учѐтом развития краевой системы предуральских надвигов, т.е. дальше к востоку от нынешнего района поиска.] [На обороте: Думается, что при поиске коренных алмазов необходимо учитывать прежде всего развитие западной краевой системы надвигов, т.е. искать алмазы к востоку от принятых сейчас районов поиска. Причина же образования трубок взрыва видится в описанных выше горизонтальном сжатии и тяжести надвига, создающих в недрах Предуралья достаточное для образования алмазов давление.] И, конечно, многие важные находки, которые пока ещѐ трудно предвидеть, могут быть сделаны в процессе полевых исследований на основе предположения, что наша Уральская геосинклиналь – это региональный надвиг, подобный в общем всем другим геосинклинальным системам мира. Л. Баньковский - инженер съѐмочно-тематической экспедиции Пермского геотреста

 Из переписки с отцом [04.06.67. Пермь] Послал вам небольшую бандероль, всѐ-таки нашлась, наконец, книжка Хилла «По следам частиц», а «Квантовой механики» Фока и «Атомной физики» второго тома Шпольского так и нет. Слежу, папа, за всей геологической и астрономической периодикой, вникаю в тонкости наук, чтобы проложить дорожку от гипотезы к открытию, но фактов пока мало. Очень не хватает данных по сетке земных разломов, нужно бы выделить на глобусе глыбы земной коры, их очертания. Палеомагнитные данные могли бы рассказать о их движении хотя бы за последний миллиард лет. В пятом номере «Знания – силы» за этот год результаты исследования марсианских каналов, но сравнение с растрескиванием, что ошибочно. И здесь нужна сетка земных разломов.

31

32

33

34

35

36

37

21

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

[Расшифровка черновых набросков и конспектов по геологии Урала] Альпы, Урал, Аппалачи

Урал – блоки _____________ Лист «Приподнятая при движении по наклонному разлому часть края Сибирской платформы» Перекрытие поверхности по глыбовым надвигам. Движение блоков земной коры по надвигам – одно из самых распространѐнных вместе со складчатостью движений земной коры. Проявление этого движения и в горных системах материков и островных дугах. Даже на Луне можно найти характерные надвиговые структуры. Открыта слоистость и блоковое строение. На очереди открытие разрывов по слоям и надвиги блоков. Геоблоки. И континенты и океаны Появились «тектонические координаты» наряду с географическими. Д. Арган: расслаивание складчатого фундамента пологими разломами (1935). В этой работе было впервые оттенено значение пологих глыбовых надвигов в развитии форм послегеосинклинальной тектоники. Была показана связь образования после-геосинклинальных разломов с синхронными движениями в геосинклинальных областях. Фредерикс – «этажность Урала» Глубокие зоны скалывания Стык глыб разного состава и строения. По выражению Шатского, глубинные разломы – это только рельсы, направляющие развитие земной коры по определѐнным путям, сам двигатель существует независимо от разломов. [На обороте] Смена складкообразования разломами Штилле: (1949) «Наша Земля «старится». Способность к складкообразованию всѐ более сменяется ломкостью». Н.С. Шатский – Пейве (1945). Земная кора является в целом гораздо более «хрупкой», чем это принято думать, и разломы, а не складки играют ведущую роль в структуре литосферы – верхней оболочке Земли. Образование разломов связано с потерей породами пластичности. Трещины, разломы скалывания. «Альгоманкское раздробление» Штилле в докембрии. Штилле (1949). Работа «Лейтмотив тектонического развития Земли» – об общей направленности развития земной коры. Земная кора к концу докембрийской эры достигла значительной степени консолидации, к концу протерозоя произошло общее раздробление коры и образование геосинклиналей. Представление о планетарной неоднородности земной коры было подчѐркнуто Э. Зюссом в 1875 г. и позднее развито Л. Кобером. Структура земной коры развивается направленно и характер тектонических процессов в истории Земли необратимо изменяется. Новые формы тектонических движений и новые типы крупных структур, которые раньше не возникали Сначала несимметрично изогнутая складка, потом разлом по крутому крылу и движение по нему – надвиг. Развитие надвига – процесс неравномерный Длительное развитие и в одном направлении. Общая постоянная направленность длительных тектонических движений.

53

Движения по надвигам Штилле назвал «невыгодными» циклами сокращения земной коры. Они «никогда не происходили в течение длительных отрезков времени». 800 млн. лет – продолжительность «более молодой консолидации».

Лист 2. История геосинклиналей Голландский геофизик Ф. Венинг-Мейнес провѐл первые гравиметрические исследования геосинклиналей с подводной лодки у берегов Индонезии. Обнаружил, что мощность земной коры здесь очень сильно колеблется. Концепция «впячивания» земной коры. М. Юинг выдвинул предположение об образовании глубоководных желобов при растяжении земной коры. Г. Штилле предложил впервые (1940) генетическую классификацию геосинклинальных прогибов по характеру магматической активности. М.В. Муратов – по характеру осадков (1963). Основатели учения о геосинклиналях были сами разного мнения о происхождении прогибов и гор. И тем не менее начало новому учению было положено. Потому что в основе учения лежал непреложный факт, объяснить который могли десятки разных предположений, но главный факт был один и весь на виду. Ог впервые отметил, что поднятие континентальных площадей и опускание геосинклиналей совпадает во времени, значит между ними причинная связь. С начала ХХ века геосинклинальная теория стала одной из основных теоретических схем и рабочих гипотез в геотектонике, исторической и региональной геологии. ______

Работавший в Китае американский геолог А. Грэбо выступил с идеей миграции геосинклиналей и последовательного возникновения новых геосинклинальных прогибов рядом с предшествующими по мере превращения последних в геосинклиналь. С Дэна концепция постоянного разрастания платформы за счѐт геосинклиналей. ____________

История развития разлома Образование и развитие горных сооружений Интенсивность тектонического режима. Геосинклиналь – определѐнная область, характеризующаяся типичным для неѐ режимом тектонического развития. Восстановить историю развития различных складчатых зон Разнообразие геосинклинальных структур Геосинклинали – первичные и межматериковые Геосинклиналь – подвижная зона на краю платформы Открыты докембрийские геосинклинали [На обороте] Какими только способами не изучали геосинклиналь – С подводной лодки – По данным записей землетрясений и с помощью ГСЗ – Вулканологи – «базальтовый потоп» – Геоморфологи изучали строение складчатости и прогибов на разных стадиях их развития Появились сведения о гравитационных аномалиях – О глубине очагов землетрясений – О глубинном строении земной коры в геосинклинальных областях. Геофизики, геологи, сейсмологи Проблема происхождения, способы образования и причины развития геосинклиналей. О направленности развития геосинклинального пояса 54

Лист 1. Г/С введено понятие о геосинклинали Американские учѐные Дж. Дэна (1973) и Холл – теория геосинклиналей (теория зон складкообразования), а в начале ХХ в. Э. Ог окончательно сформулировал основы геосинклинальной теории. _____________

25.III.58. Взрыв для изменения русла р. Колонги. Толщина земной коры на Урале – 38 км. Из четырѐх слоѐв в 10, 7, 12 и 9 км. Герцинская складчатость. Уральская и Северная геосинклиналь были заполнены и преобразованы в высокие (3-4 тыс. м) горы. Срезание структур земной коры. Наиболее отчѐтливые связи были прослежены между современной тектоникой и сейсмичностью районов. Колебательные движения не позволили бы установить историю геологического события. ___

Прогибание участка с накоплением осадка, а затем складчатость ___

Джеймс Холл (1811-1898) – американский палеонтолог: накопление осадков вызывает депрессии в земной коре. депрессии предшествуют горообразованию, которое является результатом движения континентов. Произошѐл переход прочного хрупкого слоя из горизонтального в вертикальное или наклонное положение. Это не может не сопровождаться разрывом. В переходной полосе от платформы к геосинклинали формируются краевые структуры. Переход геосинклиналей в платформы и рост последних. ____

Зюсс в «Лике Земли» сравнивает глубоководные желобы с понижениями, располагающимися перед горными цепями и происходящими от давления этих цепей. Он даѐт этим понижениям так же как и внешним желобам название «предгорных впадин». ___

Отчасти землетрясения указывают на положение в недрах Земли наиболее крупных зон разрывов. ____

Общая постоянная направленность длительных тектонических движений Образование разрывов сколового типа [На обороте] Изучение геологической деятельности рек Водные потоки представляют собой один из наиболее ярких индикаторов новейших движений. Крупные реки развивались на протяжении почти всего этапа горообразования, и поэтому изучение их долин позволяет установить основные этапы становления горных стран. В основу методики положены идеи Шульца С.С. (1933-1958) об анализе этапов врезания речных долин. Литература. Труды Комиссии по изучению четвертичного периода. Т. III, АН СССР, 1933. ____

По разломам происходят тектонические подвижки отдельных глыб, фиксируемые землетрясениями. Постепенное скольжение отдельных блоков ___

Мощные толщи осадков накапливаются при длительном опускании ____

Идея непрерывности тектогенеза, а не периодичности. ___

Перемещение по ограничивающему блок разлому.

55

Описывать реальные структуры земной коры. Анализ их морфологии и истории развития. Выводы о возможном характере движений, которые их образовали. ___

Крупные сдвиговые нарушения. ________________________________________ УРАЛ В последнее время всѐ яснее становится предположение, что геосинклинальная область и область регионального надвига – это, в сущности, одно и то же. Лучше всего пояснить это на примере развития Уральского хребта. Меридиональная зональность – это слои этого блока. ______

Центральный Урал – это приподнятый край надвинувшегося по наклонному разлому блока. ___

Глубинный разлом – граница областей с различным тектоническим режимом – граница зон складчатости разного возраста. ___

Хребты глыбовой структуры. ___

Расчленение территории геосинклинальное развитие.

по

возрасту

главной

складчатости,

заканчивающей

___

Происхождение и прогнозирование землетрясений. Проблемы рудообразования. ___

Образование и развитие горных сооружений. ___

Разрывные нарушения с перемещением крыльев по сбрасывателю (надвиги, сдвиги, взбросы и сбросы). Разрыв со смещением. ___

Так же, как Урал, развивались Аппалачи. Только упорный блок там продвинулся дальше. История развития разлома. ___

В перми и триасе на Урале была вторичная складчатость, обусловленная восходящим движением восточного блока по наклонному разлому. ___

Образованию наклонного скола предшествовала складчатость. Размытый Глыбовый хребет ___________

Работа показывает, что у Уральского хребта структура не складчатая, а глыбовая, обусловленная надвигом блока Западно-Сибирской платформы на восточный край блока Русской равнины. Центральная и восточная часть Уральского хребта – это ребро приподнятого и обломленного восточного блока. [На полях] Типичным примером развития геосинклинальной области является наш Урал.

Л 2. Г/С С начала ХХ в. геосинклинальная теория стала одной из основных теоретических схем и рабочих гипотез в геотектонике, исторической геологии и региональной геологии. Геосинклиналь – по сути дела подвижная зона на краю платформы, зона интенсивного тектонического преобразования (по сравнению с платформой). Платформа и геосинклиналь – основные структурные элементы земной коры, различные по геологическому строению, истории развития, ходу геологических процессов. Геотектоническое развитие коры в обеих структурах питается энергией глубинных процессов. В некоторых случаях возникают глубинные структуры, охватывающие и платформу и смежную геосинклинальную область. Аппалачи – ровесники Уралу.

56

Джемс Холл обратил внимание, что Аппалачи образовались на месте огромных палеозойских осадочных толщ, которые во много раз больше, чем на равнине СевероАмериканского материка. Вывод: горные цепи образуются на месте крупных прогибов земной коры, прогибающихся под тяжестью осадков. В 1873 г. американец Дж. Дэна назвал такие прогибы геосинклиналями. Эмиль Ог. Дэна: геосинклинали закладываются на границе материка и океана, где напряжения бокового сжатия максимальны (по контракционной гипотезе). Следствием дальнейшего сжатия является сжатие слоѐв, выполняющих прогибы, и образование складчатых горных хребтов. Сравнивая развитие различных складчатых областей Западной Европы и Северной Америки, М. Бертран в 1887 г. показал, что можно различать четыре больших эпохи складчатости: гуронскую, каледонскую, герцинскую и альпийскую. Работавший в Китае американский геолог А. Грэбо выступил с идеей миграции геосинклиналей и последовательного возникновения новых геосинклиналей-прогибов рядом с предшествующими по мере превращения последних в горные сооружения. Теория геосинклиналей изучалась и развивалась сначала с позиций гипотезы остывающей и сжимающейся Земли, с точки зрения теории изостазии и наконец мобилистами, развивающими гипотезу перемещения материков. Эту удивительно распространѐнную теорию о подвижных зонах Земли (в противовес платформам) применяли для всех складчатых сооружений Земли. С Дэна концепция постепенного разрастания платформы за счѐт геосинклиналей Пейве впервые показал, что глубинные разломы контролируют распределение фаций и мощностей осадков, магматическую деятельность, складчатость, метаморфизм, т.е. все основные элементы строения и развития геосинклинальных областей. Ведущая роль глубинных разломов в происхождении и развитии этих областей. [На обороте] Структура земной коры развивается направленно, и характер тектонических процессов в истории Земли необратимо изменяется. Складчатые сооружения, возникшие в разные эпохи, существенно отличаются друг от друга. ___

Для герцинской складчатости характерно первое в истории земной коры появление типичных краевых прогибов. ___

Хронологические границы между складчатостями разного возраста не являются такими чѐткими, как это считалось раньше. Планетарных эпох тектонического покоя в истории развития земной коры, по-видимому, не было (академик А.Л. Яншин). Существование таких участков переходной по возрасту складчатости особенно подчѐркивает отсутствие общепланетарных эпох повышенной тектонической активности и эпох тектонического покоя. Платформы в ряде случаев по краям обламываются и вовлекаются в геосинклинальное развитие. Блоковое строение Земли Вдоль многих глубинных разломов установлены сдвиговые смещения блоков земной коры, обычно развивающиеся длительно и в одинаковом направлении. Во фронтальных частях сдвигающихся блоков нередко развиваются смещения по поверхностям, близким к горизонтальным, пологие надвиги и шарьяжи. Они несомненно существуют во многих каледонских, герцинских и альпийских складчатых сооружениях Евразии. «Следствием постепенного увеличения еѐ (земной коры) консолидации является возникновение на поздних стадиях еѐ развития новых форм тектонических движений и новых типов крупных структур, которые не возникали в более ранние времена земной истории. Это прежде всего структуры эпиплатформенного орогенеза – глыбовые горные сооружения и сопровождающие их наложенные впадины, возникшие в неоген-четвертичное 57

время на обширных пространствах Евразии в областях мезозойской, герцинской, каледонской и даже карельской (Становый хребет) складчатости». ___

Очаги глубокофокусных землетрясений на побережье Тихого океана лежат на наклонных плоскостях сколов земной коры. уходящих под материки. Ещѐ в 40-х годах землетрясения были объяснены как следствие надвигания материковых блоков по этим разломам в результате бокового сжатия. Американский геолог Г. Хесс (1948) объяснил возникшие при движении блоков краевые впадины «прогибанием земной коры». Краевые впадины – фронт надвига. Г. Штилле назвал этот процесс «невыгодными» циклами сокращения земной коры. Они «никогда не происходили в течение длительных отрезков времени». 800 млн. лет – продолжительность «более молодой консолидации».

Лист 3. Термин «сдвиг» впервые использовал Зюсс Э. в 1885 г. Джильберт (1874, 1875, 1928) изложил «глыбовую» теорию происхождения структуры Бассейнов и Хребтов США. В 1966 г. получены новые данные, свидетельствующие о большой роли горизонтальных движений в формировании тектонических структур. Пересмотрены представления о структуре Памира, показано широкое распространение шарьяжей и надвигов большой амплитуды. Вестник АН СССР. № 3. 1967 Доклады АН СССР. Т. 173. В.1, 1967. Приразломные, линейные складки сжатия в бортах краевых впадин. Надвиги широко проявляются в бортах впадин, срезают или сминают самые молодые слои мезозойских толщ. Наложенный характер надвигов и складок сжатия особенно ясен во впадинах ТяньШаня, где палеогеновые и неоген-четвертичные породы ложатся практически согласно на лейасовые слои и сминаются вместе с ними в складки только в результате активных горизонтальных движений в конце альпийского этапа. Работа Д. Аргана (1935) о развитых в Азии глубинных складках фундамента, образовавшихся в результате расслаивания складчатого фундамента пологими разломами. Впервые отмечено значение пологих глыбовых надвигов. Островная дуга, по-видимому, постепенно надвигается на поверхность коры Тихого океана, подобно тому, как это происходит в так называемых эрозионных надвигах, описанных О. Ампферером в Восточных Альпах, Н.П. Херасковым в Таджикской депрессии и др. Как известно, в этих случаях чешуя надвига наползает прямо на дневную эрозионную поверхность, производя смятие покоящихся на ней отложений только в очень узкой полосе вблизи фронта надвига. Поверхность внешнего склона желоба погружается к внутренней части желоба всегда с наклоном, который возрастает по мере приближения к оси желоба. Экстраполируя эту поверхность и увеличивая еѐ наклон под внутренним склоном желоба, мы легко можем убедиться в том, что она как раз совпадает со средней поверхностью глубинной сейсмической зоны скалывания и с линией, на которой наблюдается наибольший grad [градиент] изменения изостатических аномалий. [На обороте] ГИН, 1965. Вып. 134. П.Н. Кропоткин Сжатие и надвигание (по схеме Штилле) [См. схему на иллюстрации] Крутая лобовая часть надвига, т.е. выпуклый склон островной дуги, естественно, рассекается при этом разломами, которые облегчают возникновение крупных подводных оползней и соскальзывание масс. По-видимому, надвиг, который сначала может быть единым для всего северо-западного сектора пояса, наползал в сторону Тихого океана неравномерно. Одни его части отставали от 58

других в этом движении, в результате чего произошли крупные вертикальные разрывы, приблизительно перпендикулярные к фронту надвига. ___

Работа Г. Штилле «Лейтмотив тектонического развития Земли» (1949) – об общей направленности развития земной коры. Основная идея работы: земная кора к концу докембрийской эры достигла значительной степени консолидации, к концу протерозоя произошло общее раздробление коры и образование геосинклиналей, которые далее продолжали развиваться в течение протерозоя, мезозоя и кайнозоя. Формирование Предуральского краевого прогиба началось в конце карбона и продолжалось весь пермский период. Литература. Чочиа Н.Г. Субмеридиональные разломы, ограничивающие прогиб, образовались в позднем протерозое и палеозое. На восточном борту Предуральского прогиба верхнепротерозойские отложения смяты в брахиаантиклинальные и линейные складки и выведены на дневную поверхность.

1) Блоковые подвижки фундамента 2) Пликативный характер развития кристаллического основания В конце рифея территория хребта Урал-Тау окончательно приобрела форму ярко выраженного асимметричного а/к с пологим (?) западным крылом и крутым оборванным по разлому (?) восточным. Горст-антиклиналь. Предуральский прогиб заложен в конце рифейского времени, в байкальский период дробления Русской плиты. Представление о планетарной неоднородности земной коры было подчѐркнуто Э. Зюссом в 1875 г. и позднее развито Л. Кобером. «Базальтовый потоп».

Лист 4. В 1946 году А.Н. Заварицкий, изучая зону Курил, обратил внимание на плоскость разлома, по которой происходят землетрясения, и назвал еѐ поверхностью надвига Азиатского континента на Тихий океан. По выражению Н.С. Шатского, глубинные разломы – это только рельсы, направляющие развитие земной коры по определѐнным путям, сам же двигатель находится в подкоровой области и существует независимо от разломов. Г. Штилле впервые описал существование процессов докембрийского разрушения и перестройки древних платформ и назвал это явление «альгоманским раздроблением». В конце докембрия. При нормальном образовании складок крылья их приближаются друг к другу. Ампферер (1905) – причину появления вертикальных сил видел в сжатии и расширении подкорового материала. В Средней Азии под межгорными впадинами, явно неуравновешенными изостатически, наблюдается повышенная плотность подкорового слоя. Антиклиналь осложнена флексурой. Крупные положительные структуры краевых зон представляют собой асимметричные горст-антиклинали, у которых более крутое крыло осложнено взбросом или надвигом. С 1924 года (Штилле) существует представление о сбросово-складчатых и глыбовых тектонических структурах земной коры, как образовавшихся в результате действия вертикальных сил. Арган (1924) назвал этот процесс складками основания или глубинными. Развитие сдвигов – процесс неравномерный. Глубинные надвиги (в отличие от сдвигов) известны пока в ограниченном числе мест, что связано с трудностями их выявления. Развиваясь длительно, глубинные надвиговые зоны орогенических областей могут быть затем приподняты и при значительной эрозии вышележащих толщ могут оказаться приповерхностными структурами (Альпы). Наоборот, 59

крупные покровные надвиги, погребѐнные под мощными толщами, станут в какой-то степени глубинными (надвиги Западной Юты или Вахшский надвиг Памиро-Алая с амплитудой приблизительно сто километров). Наиболее достоверными глубинными надвигами считаются сверхглубокие разломы тихоокеанского кольца, установленные по наклонному расположению очагов глубокофокусных землетрясений и интерпретируемые как надвиги-поддвиги между континентом и океаном. [На обороте] Урал. Г/С Предполагают, что устанавливаемые геофизически в земной коре горизонтально лежащие граничные поверхности, в том числе Конрада и Мохо, – глубинные сколы. Такие поверхности, если они расположены в области больших давлений и температур, вероятно, являются зонами пластического течения, ультраметаморфизма и первичных магм. Скорость перемещения отдельных глыб определяется соотношениями формы, размеров, степени жѐсткости и массы перемещающихся глыб. С глубинными разломами связано заложение геосинклиналей. Изучение глубинных разломов – новое перспективное направление теоретической и практической тектоники. Глыбовые горы – горсты. Зюсс (1875) принял представления Дэна об одностороннем сжатии при образовании складчатых структур. В 1865 г. Мерликотт показал, что Гималаи созданы не каким-то одним тектоническим процессом, здесь, как и в Альпах, вначале возникли центральные цепи, а краевые цепи, сложенные продуктами денудации центральных, причленились лишь в более позднюю фазу. Дэна: геосинклинали возникали и углублялись в результате бокового давления. Холл предполагал опускание геосинклинальных областей под тяжестью накопленных в них осадков. Штилле: постоянное углубление геосинклиналей указывает на непрерывность бокового давления. Пространственное совпадение геосинклинали и складок объясняется легко сжимающимися слоистыми толщами геосинклинали. Закон, открытый впервые в 1859 г. Холлом: зоны складчатости совпадают с зонами осадков большой мощности. В 1875 г. Дэна ввѐл понятие о геосинклинали, т.е. о постоянно опускающемся бассейне, где отлагаются осадки особенно большой мощности и где впоследствии образуются горы. Холл: седиментация является причиной опускания. Примерно так же, как, по взглядам некоторых геологов, тяжесть ледников является причиной опускания материков. Дэна: опускание из-за бокового давления является причиной седиментации. Основатели учения о геосинклиналях были сами разного мнения о их происхождении, и тем не менее учение было создано. Потому что началом был геологический факт: существование огромных осадочных толщ, смятых горными системами. Ог обогатил учение. Он отметил, что поднятие континентальных площадей и опускание геосинклиналей совпадает во времени, и на основе этого пришѐл к заключению об их причинной связи.

Лист 5. Г/С Советская геология. 1960. № 11 Проблема происхождения и причин развития геосинклиналей решается двумя путями: одна группа учѐных связывает образование и эволюцию геосинклиналей с подкоровыми течениями, другие с глубинной дифференциацией вещества. Открыты докембрийские геосинклинали. Новый этап в развитии теории геосинклиналей.

60

Геосинклинали на материке и на побережье Тихого океана. Голландский геофизик Ф. Венинг-Мейнес провѐл первые гравиметрические исследования геосинклиналей с подводной лодки у берегов Индонезии. Обнаружил, что мощность земной коры здесь очень сильно колеблется. Геосинклинали исследовали по данным записей землетрясений и с помощью глубинного сейсмического зондирования. Бухер предложил заменить понятие геосинклинали понятием подвижного пояса, Л. Кобер – переименовать геосинклиналь в «ороген». Краевые (передовые) прогибы. Западноевропейские геологи, начиная с Э. Ога, называют так по существу все геосинклинальные прогибы, развивающиеся у границ платформы независимо от стадии развития геосинклинальной области. Обратимость крупных структур, т.е. их способность к инверсии, составляет один из характернейших признаков геосинклиналей. На примере Кавказа весьма наглядно видно скачкообразное разрастание инверсионных поднятий от центральной части горного сооружения к его окончаниям. Разделение геосинклинальной области на поднятия и прогибы и поведение этих структур теснейшим образом связаны с глубокими разломами. Такое представление появилось лишь в последние полтора десятилетия. Ранее существование длительно развивающихся разломов, влияющих на осадконакопление, в геосинклиналях отмечалось лишь в единичных случаях. Р. Трюмпи на примере Кавказа и Западных Альп показал, что действием разломов обусловлено как бы обламывание краѐв рамы геосинклинали и еѐ последовательное по ступеням вовлечение в погружение. Геосинклинали сложны и многообразны. Одна из геосинклинальных областей – наш Урал. Вопрос о направленности развития геосинклинального пояса сейчас можно только поставить. Для его решения необходимо располагать более широким материалом, чем имеющийся сейчас. Ограниченный материал о способах образования и причинах эволюции геосинклиналей. Замыкание геосинклиналей. [На обороте] Сначала материалом служили данные о морфологии геосинклинальных прогибов и поднятий на разных стадиях их развития, о магматизме геосинклиналей, об их складчатой структуре. Затем появились сведения о гравитационных аномалиях, о глубине очагов землетрясений и, наконец, о глубинном строении земной коры в геосинклинальных областях. Стало ясным, что геосинклиналь часто, если не всегда, закладывается вдоль стыка глыб земной коры. Концепция «впячивания» предполагает симметричное строение геосинклинальной зоны. М. Юинг выдвинул гипотезу об образовании глубоководных желобов при растяжении земной коры. Стык глыб «разного» состава и строения. Первичные на берегу океана, межматериковые – в глубине континентов. Шовный характер. Стык разнородных глыб объясняет асимметрию складчатых зон. Учитывать разнообразие геосинклинальных структур. Восстановить историю развития различных складчатых зон. Геосинклинали и платформы – основные структуры земной коры. Учение о геосинклиналях пережило не одну тектоническую теорию. Впервые выделение определѐнных областей, характеризующихся типичным для них режимом тектонического развития, а именно прогибанием, было сделано Дж. Холлом в 1859 г. В 1873 г. Дж. Дэна назвал такие прогибы геосинклиналями. Творцы 61

геосинклинальной теории видели в них области «длительного оседания», характеризующиеся направленностью своего развития – опусканием. Геоструктурные области – геосинклинали и платформы. Характ. степень мобильности, интенсивность тектонического режима. Стадия общего погружения и орогеническая стадия. Однако геосинклиналь может превратиться в платформу и не проходя стадии горообразования. Т.е. орогенез – самостоятельный тектонический процесс. Так, Донецкий каменноугольный бассейн после интенсивного и глубокого погружения и складчатости не подвергся горообразованию и превратился в относительно стабильную часть платформы. Верхояно-Чукотская область мезозойской складчатости за геосинклинальное развитие не испытала горообразования, а превратилась в континентальную платформу. Разрывы, отделяющие поднятия от впадин, в ряде случаев оказываются надвигами, причѐм амплитуда горизонтального перекрытия достигает нескольких километров («аркогенный тип надвигов»). Геология и геофизика. № 3. 1963 (Данилович)

Лист 6. Г/С Бертран (1900) предположил, [что] под геосинклиналью массы более высокой плотности увлекают вниз расположенную под ними область. Штилле: «Наша Земля «старится». Способность к складкообразованию всѐ более сменяется ломкостью». Форма поверхности глубоководных желобов показывает, что кора и подкоровые слои у краѐв Тихого океана прогнуты под тяжестью надвига. (!) Более трѐх четвертей всех землетрясений связано со сдвиговыми горизонтальными подвижками по разломам. Известный американский сейсмолог Дж.Х. Ходжсон отмечает, что идея горизонтальных движений земной коры в послевоенные годы «была столь чужда большей части тектонических теорий, что еѐ приняли очень неохотно даже сейсмологи», обнаружившие способ определения направления движения в очаге землетрясений. Гуго Беньофф: При землетрясениях с магнитудой 8 и больше в активное образование разломов вовлекаются сегменты протяжѐнностью до тысячи километров и больше. Следовательно, если рассматривать землетрясения как тектонические явления или источники сейсмической энергии, на сейсмической карте должны быть показаны не эпицентры, а сегменты активных разломов. Джеймс Дана (Дэна) (1813-1895). В 1885-92 гг. профессор геологии и минералогии университета в Нью-Хейвене (США). Дэна считал, что крупные прогибы земной коры и образование складок вызываются сокращением земной коры в результате остывания и сжатия земного шара. Дно океана оседает, вследствие чего вдоль побережий материков образуются прогибы или геосинклинали. Понятия геосинклиналь и геоантиклиналь предложены Дэна в 1873 г. В 1928 г. японский сейсмолог Вадати показал, что в Японии, помимо нормальных землетрясений с глубинами фокусов до 60 км, происходят землетрясения с фокусами до 700 км ниже поверхности Земли. Глубокие зоны скалывания. В 1934 г. пояса отрицательных аномалий Индонезии изучал Венинг-Мейнес. Джемс Холл (1859): в складчатых областях мощность отложений гораздо больше, чем в областях их горизонтального залегания (где слои лежат спокойно). Холл не разделял взглядов теории контракции. Во второй половине 19-го века появляется теория изостазии Деттона. Ог и Уиллис связали две теории. Возникла теория об орогенических и эпейрогенических движениях земной коры.

62

[На обороте] Д. Холл: близ берега континента накапливается много обломочного материала и земля прогибается под этой тяжестью. Накапливаются большие мощности осадков и участок оказывается наиболее податливым для смятия в складки (1859). Дэна (1813-1895): геосинклинали – крупные прогибы земной коры, образованные под влиянием горизонтальных сил сжатия. Прогибы заполняются осадками, а дальнейшее сжатие сминает эти слои в складки. Дэна считал, что геосинклинали образуются на краях континентов, потому что дно океанов, опускаясь в процессе сжатия Земли и как бы заклиниваясь между континентами, оказывает на них горизонтальное давление. Ампферер (1906). Гипотеза магматических течений, гипотеза вертикальных токов в подкоровых магматических массах. Растекание их вызывает складчатость. Лестница террас, обнаруживаемая в долинах рек и особенно полно в горных местностях, свидетельствует об опускании базиса эрозии или об относительном поднятии суши. Когда поднятие замедляется, вступает в действие боковая эрозия, вырабатывая широкое днище долины на очередном уровне. Если на террасе накапливаются аллювиальные отложения, следует заключить, что поднятие местности прерывается обратным движением, т.е. некоторым опусканием, т.к. эрозия вырабатывает профиль равновесия, а накопление осадков возможно лишь в том случае, когда русло опускается ниже этого профиля. В горных хребтах террасы имеют наклон от оси хребта к предгорьям больший, чем естественный наклон профиля. Кроме того, вверх по долинам террасы в разрезе, как правило, расходятся и вертикальные расстояния между ними возрастают; число террас в том же направлении возрастает: они как бы ветвятся. Г/С Пермье (1902), применительно к альпийским шарьяжам, развил идею «катка». Он предположил, что выше всех альпийских покровов находился ещѐ один очень мощный и тяжѐлый покров, который при своѐм движении раздавил и развальцевал лежащие пачки покровов. Позже этот каток был размыт. Образование трещин связано с потерей породами пластичности. Надвиг – типичный пример движения по трещинам скалывания.

Лист «Урал – история» На Урале очень выдержанное простирание основных структурных элементов, которые при небольшой ширине нередко протягиваются на тысячи километров. Поразительно постоянство строения разреза и морфологических особенностей структур по простиранию. На самом севере и на самом юге Урала очень похожие свиты. И где ещѐ есть такая складчатая ? структура. Вкрест простирания структур такая быстрая фациальная изменчивость разрезов, какой нет у западноевропейских герцинид. Уникальный Урал Магматизм Главный уральский глубинный разлом. Цепочка интрузий к востоку Когда-то антиклиналь Главный надвиг угол 60-70° Аппалачи – ровесники Уралу, они развивались так же как Урал. Типичным примером развития геосинклинальной области является наш Урал. В последнее время всѐ яснее становится предположение, что геосинклинальная область и область регионального надвига – это одно и то же. Лучше всего пояснить это на примере развития Уральского хребта. Меридиональная зональность Центрального Урала – это вышедшие на дневную поверхность слои приподнятого от движения по разлому блока Западно-Сибирской 63

платформы. Вот почему считается, что геосинклинальная область – это стык, граница зон складчатости разного возраста и различного тектонического режима. [На обороте] Центральный Урал – это приподнятый край надвинувшегося по наклонному разлому восточного блока. В перми и триасе на Урале была вторичная складчатость. Развитие движений по разломам не означает полного прекращения на Земле складкообразования. Образованию наклонного разлома предшествовала складчатость. Центральный Урал – размытый глыбовый хребет. Восточная часть Уральского хребта – ребро надвинутого и размытого блока.

Лист «Разделение геосинклиналей...» Разделение геосинклиналей на поднятия и прогибы и поведение этих структур теснейшим образом связаны с глубинными разломами. Положение глубинных разломов влияет на осадконакопление в геосинклиналях. Стык разнородных глыб объясняет асимметрию складчатых зон. Надвинутое (надвигаемое) восточное крыло подверглось интенсивному разрушению. Замечательная меридиональная вытянутость палеозойских пород придаѐт геологической карте Урала полосовой характер. Детальные геологические и геофизические исследования показали, что инверсия рельефа не характерна для Урала. Она имеет локальное распространение преимущественно в структурах второго порядка. Основные черты рельефа Урала определяются преимущественно его тектоническим планом. Движение краевого прогиба на запад. Кристаллический фундамент в области западного склона Урала резко погружается до 11-16 км вместо 4-6 км под Русской платформой. Цепь (система меридиональная) шарьяжей образует естественную границу, отчѐтливо разделяющую Предуральский передовой прогиб и западную уральскую зону складчатости. Вид пологих чешуй, надвинутых с востока на запад. Вдоль всего западного склона Урала. [На обороте] На всѐм протяжении Урала строение структурных элементов и литологический состав одновозрастных свит не претерпевает существенных изменений, что свидетельствует об однотипности условий осадконакопления и формирования структур. С севера на юг Урал простирается на 2400 км. Геологическая карта Урала отчѐтливо показывает зональность структур. На огромном протяжении полосами меридионально протягиваются породы разного возраста, состава и происхождения. Зона глубинных разломов прослеживается вдоль Урал-Тау. В конце Р1 горообразовательные движения распространились на западную зону Урала. Возникла молодая складчатая система, ставшая ареной усиленной денудации. Размыв кимберлитовых трубок. Долгое время считалось, что А-Pt1 (архей-древнепротерозойское) жѐсткое складчатое основание Русской платформы не распространяется в пределы западного склона Урала. Однако данные бурения на Татарском, Оренбургском и Башкирском сводах показали, что кристаллический фундамент распространяется под западный склон Урала. Бурение опорных скважин с применением новых геофизических методов. В нижних горизонтах платформенного чехла были вскрыты мощнейшие осадочные толщи горных пород нижнепротерозойского и допротерозойского возраста.

64

К проблеме тектонического развития Урала

Тектоника Урала Содержание I. Из истории тектонических исследований Урала .............................................Стр. 2 II. Геологическое строение Урала .................................................................................7 1. Морфологические и фациальные особенности Уральского хребта ..................7 2. Особенности тектонического плана Урала ..........................................................9 3. Некоторые особенности магматизма на Урале ..................................................12 5. Неотектонические движения на Урале ...............................................................14 III. Выводы ......................................................................................................................15 Литература .................................................................................................................17 [Вариант плана см. также выше, на стр. 2-3] Лист 1 1. Введение Выяснение механизма и истории формирования структур западного склона Урала. Новые пути для поисков здесь месторождений полезных ископаемых, например, нефти и газа, угля. ________

Выяснение перспективности полосы на нефть и газ. Спокойная тектоника подфлишевой толщи в Предуральском прогибе. Жѐсткое платформенное основание. Рациональное размещение поисково-разведочных работ на различные полезные ископаемые (нефть, газ, уголь). _______

Урал, протянувшийся от берегов Карского моря до Арало-Каспийских пустынь, является примером одной из самых крупных линейных складчатых систем. _______

Тектонику нужно изучать всеми возможными методами с помощью геоморфологии, геохимии, геофизики, палеонтологии, палеогеографии. В настоящее время на базе детальных геолого-съѐмочных работ и данных глубокого бурения накапливается новый фактический материал. Связь надвигов с глубинной тектоникой Урала (Пейве, 1967). Влияние тектоники Урала на понимание металлогенических закономерностей. Обеспечить необходимым сырьѐм растущую промышленность Урала. [На обороте] Недостаточно выяснены вопросы о времени и интенсивности проявлений складчатых движений. Большинство геологических обобщений, касающихся строения земной коры и еѐ развития сосредотачивает в себе геотектоника. ПКП [Предуральский краевой прогиб] – в настоящее время один из наиболее перспективных районов на нефть и газ в Пермском Прикамье. Развитие надвига сопровождалось углублением передового прогиба, смещением оси наибольшего осадконакопления в сторону платформы. Лист 2, 2а 2. Из истории изучения тектоники Урала Одним из первых исследователей тектоники Урала был А.П. Карпинский (1919). Многие его геологические работы отличаются широтой геологических обобщений. Тесная связь геологии Урала с рельефом. Карпинский обратил внимание и объяснил отклонения 65

Урала от меридионального направления. 1919. «Малые подземные горсты» – роль упоров. Жѐсткие глыбы. Наличие земной глыбы в районе Уфимского плато. Карпинским и Ф.Н. Чернышѐвым намечено резкое тектоническое различие запада и востока Урала. Г.Н. Фредерикс – один из первых пропагандистов шарьяжей. Он стал придерживаться этой точки зрения после исследований по р. Чусовой в районе г. Чусового. Архангельский замечает, что идеи Фредерикса имели очень большое влияние на направление дальнейших работ и способствовали появлению в 1931 г. геологической карты, изучение которой заставляет признать возможным существование в хребте настоящей покровной структуры. Соображения о возможности существования на Среднем и Северном Урале настоящих покровных структур были высказаны Г.Н. Фредериксом (1927, 1928). Он высказал мысль, что карбоновые и девонские породы в бассейне Чусовой на Западном склоне образуют мощный покров, надвинутый на артинские отложения. Архангельский А.Д. (1932). «Жѐсткая несминаемая глыба, какой может быть только древняя гранитная и гнейсовая масса». Тектоника Урала, «несмотря на то огромное хозяйственное значение, которое хребет имеет для СССР, изучена ещѐ чрезвычайно плохо, и о ряде важнейших вопросов поэтому приходится говорить лишь предположительно или даже только ставить их». ____________________________________________________________________________________________________________________

Архангельский, 1932. Существование Русско-Уфимской глыбы. Олли (1959) назвал глыбу древним складчатым сооружением. _______________________________________________________

Работы южноуральских геологов (Камалетдинов, 1962, 1965) Что такое клиппены. Три точки зрения. Предполагалось, что все выходы визейских (верхний карбон) известняков соответствуют сводам антиклинальных структур, а выходы девонских и силурийских пород связывались с существованием высоко поднятых мелких блоков. Скважины не подтверждают этого предположения. Имеет место налегание древних пород на ураимскую свиту. [На обороте] В 1882 г. только что открытый в Петербурге Геологический комитет приступил к составлению новой геологической карты Европейской России и Урала. На Урал предпринято несколько геологических экспедиций. ____________________________________________________________________________________________________________________

Фредерикс, изучая бассейн р. Чусовой, пришѐл к выводу, что в строении Урала наблюдается своеобразная «этажность». Эта этажность возникла благодаря сложным горообразовательным процессам, во время которых отдельные «чешуи» уральских складок были надвинуты с востока на запад. Геологи Кизеловского бассейна, изучая глубинные горизонты некоторых месторождений каменного угля, обнаружили глубокие надвиги. ____________________________________________________________________________________________________________________

Архангельский, 1932. «Исследования самого последнего времени показывают, повидимому, что основные черты строения Урала определяются не складчатостью, а зависят от чрезвычайно широкого развития дизъюнктивных дислокаций. Существование многочисленных продольных сбросов как на восточном, так и на западном склоне хребта было известно уже очень давно. Но за последние годы начинает всѐ более и более выясняться, что наряду со сбросами очень важную роль играют также надвиги и целые надвиговые покровы». Попробуем составить представление о возможном расположении главнейших надвиговых покровов, их происхождении и значении в тектонике Урала. Следует резко подчеркнуть, что эта попытка делается в значительной степени в порядке постановки вопроса. Чтобы признать выводы неправильными, необходимо доказать, что не отвечает действительности лежащий в их основе материал.

66

Геолог Бубнов в 1926 г. говорил, что на Урале поражает малая интенсивность складчатости. Архангельский. Весьма крупный надвиг или точнее целая серия надвинутых покровов имеется, по-видимому, на границе Северного и Среднего Урала в бассейнах верховий Печоры, Уньи, Вишеры и Косьвы. Нужно отметить, что соотношения пород, имеющие место в бассейне Вишеры, ещѐ Дюпарка (1909) наводили на мысль о существовании здесь надвинутого покрова. По-видимому, в верховьях Вишеры, Уньи и Печоры три мощных чешуйчато расположенных надвиговых покрова. Из всего сказанного приходится сделать вывод, что тектоника Урала чрезвычайно сложна и мы еѐ ещѐ почти совсем не знаем. Новые исследования как будто позволяют думать, что Урал ни в коей мере не напоминает Юрские горы, как это полагал на основе старого материала Бубнов, и что в его тектонике доминирующую роль играют покровные надвиги. Судя по всему именно этим надвигам и обязана своим происхождением своеобразная зональная структура хребта. Лист 2б Мысль о возможной крупной роли относительно небольших надвигов в тектонике Урала была впервые высказана в 1923 г. А. Заварицким. Он показал, что надвиги гораздо лучше объясняют особенности тектоники Южного Урала, нежели сбросы, которые здесь ранее предполагались. Заварицкий изучил надвиги западного склона хребта, который примыкает к южной части Уфимского плато. В 1926 г. появилась статья Кузнецова и Захарова, в которой уже было вполне доказано существование целой системы надвигов против Уфимского плато. В 1931 г. Чернов предположил, что в бассейне Уньи и верховьях Печоры кристаллические сланцы досилурийского возраста надвинуты с востока на силур и девон. Архангельский. 1932: «Всем известные пока факты говорят за то, что движение масс в покровах происходило с востока на запад. Каково происхождение покровной структуры, мы пока ещѐ не знаем, но нам представляется, что покровы не могут быть рассматриваемы как шариажи альпийского типа. По всей вероятности мы имеем здесь дело с покровами скалывания, возникшими значительно позже варисцийской горообразовательной эпохи в древне-киммерийскую фазу складчатости в процессе формирования складок в достаточно уже жѐсткой и неспособной к настоящим пликативным дислокациям среде. Весьма неясным представляется ещѐ вопрос о величине горизонтального перемещения надвигов. Достоверно доказанными для палеозоя на Урале можно считать лишь С3- и Р1[нижнекарбонскую и верхнепермскую] складчатость. Но некоторые дислокации на Северном и Южном Урале относятся к Р2, Т, J [верхней перми, триасу и юре] и более позднему времени.» [На обороте] Камалетдинов. Изучен фронт надвига. Мощное обрушение и оползание склонов высоких горных сооружений. Камалетдинов считает, что важнейшим среди нерешѐнных вопросов геологического строения Урала является вопрос о времени и интенсивности проявлений складчатых движений. А.В. Пейве: Многие проблемы теоретической и прикладной геологии стали получать новое, более глубокое решение в свете разломной тектоники Земли. Особое место в тектонических построениях заняли глубинные разломы. В последнее время получены данные, свидетельствующие о широком проявлении горизонтальных перемещений по разломам земной коры (Пейве, 1960, 1961). Найдены глубинные сдвиги и глубинные надвиги. До недавнего времени считалось, что на Урале была только одна герцинская складчатость.

67

Лист 3а Асимметричность меридиональных структур Урала Надвиги являются структурной принадлежностью только западного склона Урала и отсутствуют на восточном склоне. Склоны хребта очень резко разнятся друг от друга. К западу от водораздельного хребта местность имеет более или менее ярко выраженный горный характер и слагается из целого ряда более или менее высоких параллельных гряд. Существенно иную картину представляет собой восточный склон; число гряд здесь значительно меньше, чем на западе, и перевалив через водораздельный хребет, быстро оказываешься в пределах Западно-Сибирской низменности, которая в некоторых случаях почти вплотную подходит к водораздельной гряде. Восточный склон был в значительной степени абрадирован морем, покрывавшим Западно-Сибирскую низменность (Архангельский, 1932). ________________________

Своеобразие геологического строения позволяет выделить на Урале три меридионально ориентированных морфологических полосы (Кузнецов С.С., 1968).

I. Западная, характеризующаяся пологими мягкими формами рельефа, разработанными на умеренно дислоцированных осадочных породах верхнего палеозоя.

II. Средняя или Центральная полоса выделяется интенсивно расчленѐнным рельефом. Здесь нередки скальные формы, значительные по высоте гипсометрической отметки.

III. Восточная полоса сильно сжата, обрывается резким уступом к Западно-Сибирской низменности. Скалистый рельеф. Западный склон Урала длинный и пологий, восточный – короткий и обрывистый. Резкое различие геологического строения между западным и восточным склонами. [На обороте] Склоны во многом различаются по участию в их сложении магматических интрузивных пород, по характеру тектонических структур, по истории геологического развития. Вулканическая деятельность на Урале и по времени и по напряжѐнности резко отличалась на западном и на восточном склонах. Лист 3б Предуральский краевой прогиб (ПКП) Есть и в других горно-складчатых областях земного шара граница орогенной зоны с передовым прогибом. В герцинское время краевой прогиб отодвигается на запад. В его пределах в пермское время накопилась мощная толща отложений морского и озѐрно-речного типа. Большая мощность и полнота разреза осадочных образований. ПКП в настоящее время один из наиболее перспективных районов на нефть и газ в Пермском Прикамье. ПКП установлен за годы первых пятилеток (Наливкин, 1949, 1950). Глубина его 5-6 км. Ширина 60-80 км. Последние геолого-геофизические исследования установили. что кристаллический фундамент в области западного склона резко погружается до 11-16 км вместо 4-6 км под Русской платформой. На востоке ПКП преобладают грубообломочные отложения, конгломераты и песчаники, далее идут пески и глины, середина прогиба заполнена глинами. Прогиб часто был глубоким морским бассейном. Между Русской платформой и Горным Уралом от Югорского шара до Мугоджар прослеживается ПКП. Восточный борт ПКП: верхнепалеозойские отложения, смятые в брахиантиклинальные и линейные складки и выведены на дневную поверхность.

68

Лист 3в Из ряда хребтов или гряд, слагающих Урал, обычно выделяют водораздельный хребет, которому присваивают название главного, несмотря на то, что по высоте эта гряда уступает грядам, расположенным как восточнее, так и западнее еѐ (Архангельский, 1932). Водораздельный хребет Урал-Тау (ниже 1000 м) ниже, чем хребты, расположенные к западу от него и прорезающиеся поперечными речными долинами. Лист 3г Надвиги Урала Несколько крупных тектонических покровов. а) Курыксарский шарьяж установлен на левобережье Вишеры б) Нижнесергинский шарьяж в) Чусовской шарьяж Тектонические покровы меловых отложений на пермских породах вскрыты при бурении в районе Кизела (Пахомов, 1958,1966; Софроницкий, 1956). Цепь (системы) шарьяжей образует естественную границу, отчѐтливо разделяющую Предуральский краевой прогиб и Западно-Уральскую зону складчатости. Вид пологих чешуй, надвинутых с востока на запад. Системы шарьяжей могут быть прослежены вдоль всего западного склона Урала. Лист 3-о Геологическое строение Урала На всѐм протяжении Урала строение структурных элементов и литологический состав одновозрастных свит не претерпевают существенных изменений, что свидетельствует об однотипности условий осадконакопления и формирования структур. По сравнению с другими горными системами Урал отличается небольшой высотой, мягкими очертаниями форм, сравнительно выровненным рельефом. Самая высокая вершина Урала с абсолютной отметкой 1894 м. Геотектурное единство Урала представляет собой полициклически развивающуюся складчатую область. Общее простирание хребта меридиональное, но при ближайшем рассмотрении его можно подразделить на части, имеющие характер дуг, обращѐнных выпуклостью на запад. Горообразовательное давление было направлено с востока. С севера на юг Урал простирается на 2400 км. _______

Геологическая карта Урала отчѐтливо показывает зональность его структур. На огромном протяжении полосами меридионально протягиваются породы разного возраста, состава и происхождения. _____

У Кузнецова шесть меридиональных зон (описание) _____

Восточная зона Урала значительно опущена по отношению к западной. Зона глубинных разломов прослеживается вдоль Урал-Тау между западной и восточной зонами Урала, имеющими не только структурные, но и фациальные различия. [На обороте] В конце нижней перми горообразовательные движения распространились на западную зону Урала. Возникла молодая складчатая система, ставшая ареной усиленной денудации. ______

Долгое время считалось, что архей-древнепротерозойское жѐсткое складчатое основание Русской платформы не распространяется в пределы западного склона Урала. Однако данные бурения на Татарском, Оренбургском и Башкирском сводах показывают, что кристаллический фундамент распространяется под западный склон Урала. В 1940 г. в Башкирии была пробурена первая глубокая скважина.

69

Так началось бурение опорных скважин с применением новых геофизических методов, особенно сейсмических исследований. Одновременно начали применять различные радиогеологические методы установления абсолютного возраста пород фундамента и платформенного чехла. В нижних горизонтах платформенного чехла были вскрыты мощнейшие осадочные толщи горных пород нижнепалеозойского и допалеозойского возраста. Среди них были обнаружены мощные скопления магматических образований. Оказалось, что амплитуды вертикального перемещения поверхности фундамента измеряются в пределах платформы не 2-3 или, в редком случае, 4-5, а 10-15 км. Лист 4а История тектонического развития Урала Урал – древняя горная страна, сформировавшаяся в эпоху герцинского орогенеза. В конце кембрия салаирская складчатость (несогласное налегание ордовикских на нижнекембрийские породы, развитие мощных толщ обломочного материала в нижнеордовикских отложениях) В среднем и верхнем палеозое на Урале располагалась геосинклинальная зона. В герцинское время Центральный Урал стал испытывать устойчивое поднятие. Герцинский орогенез очевидно закончился в триасе, т.к. триасовые отложения смяты согласно со всей палеозойской толщей передового прогиба (Чалышев, 1959). В мезозое-кайнозое основную роль в формировании рельефа Урала играли экзогенные процессы. Устойчивая тенденция к поднятию. Значительное обнажение палеозойских пород. Детальные геологические и геофизические исследования показали, что инверсия рельефа не характерна для Урала. Она имеет локальное распространение преимущественно в структурах второго порядка. Несмотря на длительную эпоху энергичного разрушения, основные черты рельефа Урала определяются преимущественно его тектоническим планом. В Причусовском районе «угленосная свита, – говорил Горский, – вместе с остальным палеозоем прижата к Уфимскому плато, и в связи с этим тектонические формы обнаруживают крайнюю резкость и напряжѐнность тектонического процесса» (1928). Камалетдинов (1962). Мощное обрушение и оползание склонов высоких горных сооружений, опоясывающих с востока область современного Уфимского амфитеатра. В разрезе среднего карбона грубые кластические породы поперечником до 7 м, которые указывают на близость области сноса. Изучение морфологии и разрывных дислокаций складок коры приводит к выводу, что Урал создан в результате тангенциального сжатия. например с востока на запад. [На обороте] Многочисленными исследователями (Блохин, 1932; Домрачѐв, Мелещенко и Чочиа, 1948; Есипов, 1949; Келлер, 1949; Наливкин, 1926, 1943; Оли, 1948; Смирнов, 1956; Тяжева, 1951; Хоментовский, 1952 и др.) доказана на Западном Урале интенсивность предордовикских и предсреднедевонских складчатых движений. В последнее время на геологических картах Урала стали изображаться глубокие размывы. Если признать их существование, мы должны признать и существование на Западном Урале интенсивных складчатых движений, проявившихся в соответствующие этим размывам отрезки времени. Между тем часто даже в близлежащих районах в указанных интервалах палеозойского разреза стратиграфических перерывов, свидетельствующих о перестройке структурного плана, не устанавливается. _______________________________

На Западном Урале кембрийские свиты мощностью 2-6 км несогласно лежат на Pr и несогласно перекрыты О1. В позднем кембрии начались сильные эрозионные процессы. Накопление обломочных и карбонатных пород. В силуре, девоне, и нижнем карбоне на Урале единый комплекс отложений – одна история развития.

70

Единая вулканогенная толща силур – нижний девон – первый большой этап в развитии среднепалеозойского вулканизма на Урале. С концом силура начался новый этап в развитии Урала. Геологическая обстановка стала резко различной на западном и восточном склонах. Это деление началось ещѐ в силуре. В конце силура начались напряжѐнные эрозионные процессы. Лист 4а-1 История тектонического развития Урала Каменноугольные отложения весьма широко развиты на обоих склонах Урала. Полностью отсутствуют на западном склоне вулканогенные породы. В карбоне крупные восходящие движения. К началу среднего карбона на всѐм Восточном Урале было открытое неглубокое море. В верхнем карбоне Восточный Урал был поднят, море ушло. Мезозой и кайнозой всем своим фациальным и структурным обликом отличаются от палеозойских толщ. Новые фазы развития Урала. В триасе и юре – континентальные осадки на всѐм Урале. Пенепленизирский облик Урал принял в доюрское время. В мелу отложены песчано-глинистые сланцы.

Pg [палеоген] и Ne [неоген] – континентальные отложения не встречаются в центральных частях Урала. ____________

Строение уральской складчатости в течение чрезвычайно большого отрезка времени, под воздействием многих циклов тектогенеза. Мезозойские и кайнозойские циклы проявились в виде разломов. С начала перми Урал стал мощным горным кряжем. Одновременно с образованием началось его разрушение. ____________

В тектоническом отношении Урал построен зонально. Лист 4б Надвиги и движение по ним Нижнесергинское надвиговое нарушение представлено в обнажениях с хорошо наблюдаемыми блестящими зеркалами скольжений и грубой штриховкой, направленной по азимуту от 90 до 110°. По характеру штрихов определяется перемещение верхних тектонических пластин с востока на запад. Возраст надвиговых нарушений – нижнепермский. Взаимосвязаны пространственно и во времени. На систему шарьяжей наложен кливаж разлома. Система сильно расчленена крутопадающими субмеридиональными сбросами, сбросо-сдвигами, поздними надвигами. Система шарьяжей расчленена крутопадающими сместителями. При смещении по разломам в автохтоне возникают неглубокие, покровного типа складки. «...Надвиги и взбросы в аллохтоне позволяют сделать вывод о том, что основной динамической обстановкой, в которой происходило образование шарьяжей западного склона Урала было тангенциальное сжатие». Ближе к корням шарьяжей намечается тенденция к увеличению углов наклона сместителей на восток. М.А. Камалетдинов (1962, 1965) считает надвиги гравитационными тектоническими покровами. В разрезе С2 [среднего карбона] грубые кластические породы. Подъѐм Урала. Судя по оползанию в Предуральский прогиб самых крупных массивов, можно установить время наиболее развитого движения по надвигам, это С, Р 1 [карбон, нижняя пермь] и возможно третичный период. Камалетдинов предложил рассматривать эти обрушения как геологические катастрофы прошлых веков.

71

Лист 7 Взгляды автора на тектонику Урала Разделение слоѐв при главном надвиге произошло по палеозойским породам. Из работы Камалетдинова М.А. (1965) следует: Все рассмотренные клиппы были снесены с Тарташского антиклинория. В то время как в смежной к югу области Башкирского а/к мощность верхнепалеозойских пород составляет не менее 15 км, на крыльях Тарташского антиклинория она не превышает 3-5 км. ______

По Кырыскарскому надвигу данные пермского свидетельствуют, что в аллохтоне находятся зелѐные позднепалеозойского возраста. В автохтоне – нижнеордовикские кварцитовые песчаники

геолога Б.Д. Аблизина вулканогенные сланцы

______

Состав галек и глыб указывает на размыв пород широкого стратиграфического диапазона (С2 [средний карбон] – верхний протерозой). _____

Интенсивные горообразовательные движения, происходившие в С2 в Восточном и Центральном Урале, сопровождались погружением прилегающей с запада области Уфимского амфитеатра, где отлагались флишоидные породы большой мощности. Граница раздела этих двух участков земной коры – глубинный разлом. _____

Горизонтальное отложение свидетельствует о надвиге.

слоѐв

горных

пород

в

Предуральском

прогибе

_____

В краевых зонах Тихого океана глубинные наклонные разломы трассируются сейсмологами: очаги землетрясений, как правило, находятся в зонах этих разломов. Кроме развития сейсмических станций на Урале необходимо глубинное бурение в центральной части Уральского хребта. [В 4а о поздней складчатости] [На обороте] Разновозрастные породы часто располагаются на одинаковом гипсометрическом уровне, а иногда резко сближены между собой. Отдельные глыбы протерозойских кварцитов, силурийских кремней, D- и C1известняков [девона и нижнего карбона] размером от 0,5 до 7 м и больше встречаются довольно часто у подножия формировавшегося поднятия. Надвинутое (надвигаемое) восточное крыло подверглось интенсивному разрушению. ________

Время образования складчатых структур Кизеловского угольного бассейна Р 2-Т1 [верхняя пермь – нижний триас]. ________

В артинской терригенной толще Кизеловского угольного бассейна нередко встречаются гальки карбонатных пород с морской фауной всех трѐх отделов карбона. ________

На юге Чусовского района при проведении палеогеографических исследований в 19591964 гг. в артинских отложениях были обнаружены гальки и даже валуны известняка с морской фауной. По-видимому, в артинский век территория Урала к востоку от Кизеловского бассейна местами была настолько приподнята, что размыву подвергались С 1отложения [нижнего карбона] (Пахомов, 1966). ________

Ступенчатость рельефа Урала (Варсанофьева В.А., 1948; Борисевич Д.В., 1954). Анализ не только молодых, но и древних тектонических движений Урала может быть проведѐн геоморфологическим методом. Восточный склон Урала в процессе тектонического развития испытал наклон на восток. Базис денудации стабилен. Каким образом на протяжении десятков миллионов лет. ________

72

Замечательная меридиональная вытянутость геологической корте Урала полосовой характер.

палеозойских

пород

придаѐт

________

В размытой осевой части хребта Урал-Тау обнажаются протерозойские отложения. Лист 7б На восточном склоне отсутствуют отложения верхнего карбона и всей перми. Начиная с силура и до среднего карбона на этом склоне преобладают вулканические образования. Верхнепермские толщи на восточном склоне несогласно перекрыты Mz- и Pg[мезозойскими и палеогеновыми] континентальными отложениями, распространены локально и приурочены, как правило, к депрессиям в палеозойском субстрате. Морской мезозой-кайнозой в Западно-Сибирской низменности.

73

Алмазный ли край Урал? Молодая гвардия. 1966. – 6 янв. (№ 134) С геологом Нелли Одиноковой и проходчиком Борисом Усиковым по зыбким, запорошенным снегом тропинкам и брѐвнам-мостикам мы выходим из посѐлка в обжитую тайгу. Неля рассказывает о размышлениях и сомнениях геологов. На разведанных партией месторождениях рассыпных алмазов давно работают драги, а вот есть ли в этой тайге кимберлитовые трубки, никто пока не знает. Большинство геологов склоняется к тому, что разрабатываемые алмазные россыпи вымыты не непосредственно из трубок, а из промежуточного коллектора Такатинской свиты. Именно в этих древних речных отложениях было найдено наибольшее количество алмазов. За много лет русло реки, несущей алмазы, не только оставило более глубокий след на земле, но и сдвинулось в сторону, оставив за собой террасы. На этих террасах, сглаженных и перекрытых чехлом глинистых и песчаных наносов, шумит тайга. Вскоре на берегу Илья-Вожа мы видим небольшую обогатительную фабрику, к которой по бревенчатым ступенькам спускаются из леса два узких рельса. В старой избитой вагонетке сюда доставляют тяжѐлые пробы алмазоносных песков. Здесь начинается разведочная линия, вдоль которой через каждые двадцать метров стоят вросшие глубоко в землю бревенчатые срубы-колодцы. Они и ведут ко дну древней реки. Рядом с шурфами горы вынутой земли. Окислы железа и марганца, окрасившие тающий на плитках песчаника снег, очень напоминают вишнѐвые крупинки пиррола – спутника алмаза. Найти коренные такаты Такая неписаная задача у проходчика Бориса Усикова. Вот уже много дней каждое утро он приходит к этому шурфу с двумя своими помощниками, поднимающими наверх пустую породу. Сначала они проклинают тяжѐлую глину, накрепко приклеивающуюся к стенкам железной бадьи и к лопате. Только огонь костра справляется с очисткой немудрѐного инструмента от вязкой грязи. Валуны и скалы разломит только взрыв. В спрессовавшейся гальке тоже нужно бурить шпуры. Бур раздвигает камешки, а потом они снова сдвигаются за коронкой. Приходится тащить бур, как бадью, воротком. При взрывных работах Борис спускается в шурф в противогазе. По очереди мы с Нелей спускаемся в этот пятнадцатиметровый шурф, так трудно доставшийся Борису и его товарищам. На дне вода, нет-нет да и зачерпнѐшь нечаянно через верх сапога. Луч карманного фонарика освещает наклонно падающие, испещрѐнные трещинами пласты песчаника. Трѐхметровые брѐвна искорѐженного при взрывах сруба подкреплены специальными распорками. Сверху через бревна льѐтся холодная капель. Чувствуют рабочие важность своего труда. В разговоре иногда сквозь иронию пробивается гордое: «Алмазы добываем, стране такое богатство даѐм!» Так от шурфа к шурфу, добираясь до коренных выходов такатинской свиты, геологи наносят на карты русло древней алмазной дороги. Не истоки ли этой реки приведут разведчиков алмазов к кимберлитовым трубкам? Приезжайте, девушки! Главный геолог партии Александр Александрович Иванов рассказывает о молодѐжи Ильи-Вожа. Оказывается, из двухсот пятидесяти обитателей посѐлка половине ещѐ нет двадцати пяти. Даже бухгалтерия – молодѐжная. Лучший проходчик шахт – двадцатипятилетний Никита Лутченко пять лет работает в партии. Честный, работящий Борис Усиков, когда начал работать в партии, был тщедушен и слаб. Ему предложили работу на Вишерские алмазы 74

обогатительной фабрике, а он пожелал быть проходчиком. Борису двадцать шесть, он готовится поступать заочником на геофак университета. Сейчас учатся некоторые ребята в техникумах и институтах, но таких можно пересчитать по пальцам. В часы досуга все предоставлены самим себе. Жаль, что вот уже два года сюда никто не заглядывал из райкома комсомола. Вечером в конторе по моей просьбе собралась молодѐжь, в основном комсомольцы партии. Думают ребята организовать и молодѐжное кафе, и провести спартакиаду. Только не торопятся: плохо жить без девчат. Вспомнили журнал «Вокруг света» и Зину Крылову, обратившуюся к парням: «Приезжайте к нам, ребята!» Тогда из Ильи-Вожа полетело в Мурманск письмо, ребята приглашали заполярных девчат переезжать в вишерские края. Володя Воронин смеѐтся: «Не ответили. Оказались ленивее нас». В общежитии тоже ребята вздохнули: «Жениться, и то в город нужно ехать. Почему эти алмазы в Иванове не находятся!» Новый начальник Две недели в партии новый начальник Павел Данилович Шатов, сейчас в единственном числе представляющий в посѐлке партийную организацию. Общежитские ребята недовольны: «Запретил начальник водку пить», а потом всѐ-таки замечают: «Мы ещѐ не привыкли работать под хорошим руководством, сами, мол, знаем. А начальник – душа, ещѐ не было такого, постепенно жизнь, может, наладится». Изменения в облике посѐлка уже заметны: возобновлено строительство восьмиквартирного жилого дома, за рекой на косогоре экскаватор выбрал первые ковши из котлована будущего овощехранилища, убраны груды металлолома на улицах посѐлка. Скоро будет построена сушилка для спецодежды. Кто работал в таких условиях, когда вода хлюпает под ногами, и с неба льѐтся, и сырой болотный туман обдаѐт тебя со всех сторон, тот оценит сухую одежду. В кабинете начальника партии на стене план посѐлка. Павел Данилович неторопливо рассказывает о своих заботах. Здесь будет одна улица, здесь другая. Лягут вдоль улиц хорошие тротуары. Скоро откроется детский сад и детские ясли. О многом Павел Данилович успел передумать и днѐм, и поднявшись от дум среди ночи, чтобы сделать заметки. Он уже

75

хорошо представляет, как приобретѐт вкус к добрым общественным делам молодѐжь посѐлка. О новом начальнике Северо-Колчимской партии я не раз вспоминал потом, встречаясь с руководителями больших северных коллективов. Для заслуженного директора леспромхоза быт людей – третья забота после леса и плана. На далеко не бедном лесопункте в посѐлке Гаревая в дощатом сарае с прорехами… – столовая. У маленькой железной печурки многотерпеливая повариха, конечно, не успевает жарить картошку и рыбу на крепких холостяков-лесорубов. А совсем недавно и того не было, лесорубы питались консервами. Вот почему в памяти у меня накрепко осели добродушные слова северного старожила о Павле Даниловиче Шатове.

- И выдумал же новый начальник душевно к людям относиться! Вишерские самоцветы На разведанных партией полигонах уже работают драги. Чистейшей воды алмазы извлекаются из аллювиальных отложений северной реки. Один карат вишерских алмазов вдесятеро дороже якутских. Недавно завершена разведка двух уникальных месторождений рассыпных алмазов «Спутник-1» и «Спутник-2». Аэромагнитная съѐмка дала несколько десятков аномалий, напоминающих аномалии якутских кимберлитовых трубок. Впереди у разведчиков алмазов новые открытия. Алмазный ли край Урал? Этой загадке, родившейся в нашей области в бассейне реки Чусовой, стукнуло ни много, ни мало сто тридцать семь лет. И сколько вот таких с окладистой седой бородой до поры до времени нерешѐнных проблем! Появляются на свет и разрешаются всѐ новые и новые задачи, а старые обрастают поучительной историей неудавшихся открытий и привлекают людей особенно настойчивых. Земля тщательно скрывает свои богатства до тех пор, пока ими люди не займутся по-хозяйски основательно и напористо. Л. Баньковский (рис. автора из письма)

Находит тот, кто ищет Молодая гвардия. – 1966. – 2 октября Память человеческая хранит события, от которых почти не осталось следов. От людей, немало повидавших, многие нередко слышат голос издалека, но далеко не все на него откликаются. И совсем немного людей, которые не только умеют принять эстафету давних событий, но и всей силой своей души раздуть угасающий факел. Таких людей мы чаще всего встречаем среди учѐных и учителей. Живѐт в нашем городе и преподаватель географии Иван Сергеевич Сергеев. Он не просто пересказывает школьникам о том, что услышал или прочѐл в книжках, а ещѐ и водит ребят в походы, показывает, как всѐ в природе и в жизни бывает на самом деле. Да так увлечѐнно и умно, что школьники проникаются особенным вниманием к окружающему миру и могут после сделать открытие не меньше, чем образованный взрослый человек, работающий специально для того, чтобы открывать. Иван Сергеевич Сергеев Помните размышления писателя М. Пришвина в «Корабельной роще» о том, кому на свете жить хорошо? «Тому хорошо, кто занят своим делом, и оно – дело – тебе любимое, а другим людям полезное». И ещѐ: «Так, может быть и всегда бывает, что трудно своѐ счастье найти, но нелегко тоже его и нести, до того нелегко, что настоящего счастливого человека между нами и незаметно». И в самом деле – незаметно. Даже многие коллеги Ивана Сергеевича скользят равнодушным взглядом по коллекциям горных пород и полезных ископаемых. Для них это 76

всего лишь камни, а кружок – для «охвата ребят». Гордость школы – замечательный краеведческий музей – был поочерѐдно изгнан из десятка школьных комнат и существует теперь в сыром подвале. На тяжѐлую, кропотливую работу по обработке и систематизации добытых в походе экспонатов времени в учебных планах не отводится, никаких средств не выделяется, и лучший в области кружок держится на энтузиазме одного учителя. Как-то я услышал: - Когда вы успеваете всѐ это делать, Иван Сергеевич?

- Утром, до уроков, час-два да после уроков – допоздна… А пишу за счѐт праздников. Кто гулять, кто куда, а я писать. И какие же они увлекательные иллюстрированные автором описания путешествий! За скупыми строчками повествования видится характер взволнованного учѐного, объективного исследователя: «Время торопит и подгоняет следопытов, так как каждый ушедший день уносит с собой какую-то частичку былого, покрывая еѐ мраком неведомых тайн». «Нужно научиться читать природу… Только у внимательного человека возникает взаимная связь с природой». Готовящимся к геологическим экспедициям обращены эти выстраданные слова: «Необходимо делать предварительные выходы тренировочного характера, чтобы заметить вопиющие недостатки участников. Отчего многие возвращаются с пустыми руками, прикрываясь общей фразой: «Ничего не нашли в этом маршруте»? Отсюда-то и вершится иногда печаль за печалью у неопытных краеведов». Сколько любви к детям, к своему делу, сколько всеобъемлющего терпения нужно учителю, чтобы вот так из года в год посвящать ребят в тайны родного Прикамья, воспитывать поколение исследователей. Но дело не только в науке. Характер человека, любовь к краю, к Отечеству мужают не от одной близости к природе, но и от незабываемых встреч с сильными людьми, преобразующими родную землю. «Чтобы любить свой край, его нужно обойти своими ногами, пощупать, потрогать, не раз посмотреть. Дух краеведения должен пронизывать весь учебный процесс в учебных заведениях, начиная с истории на примере живой истории, переполненной рядом примеров и конкретных фактов. Безбрежно краеведение в своѐм познании». Догадываются ли горожане о том, что многие подземные штольни и забои, в которых когда-то «отковыривали лучшую руду кабаньими клыками», – в черте нашего города? И мало этого, многие рудники ещѐ сохранились! Что может сказать обычному взгляду взрывшая асфальт канава на Пионерском проспекте? Канав в строящемся городе тысячи. Но если любознательный человек ищет под землѐй что-то важное и интересное и знает, что оно совсем рядом, он ни за что не пройдѐт мимо окошка под землю, как бы мало оно ни было. Он и своими руками взялся бы за лопату и перекопал десятки канав, но производить раскопки разрешается только археологическим экспедициям, а он, учитель географии, пусть даже член Географического общества при Академии наук СССР. Зато как он благодарен строителям, нечаянно прорывшим канаву как раз через отвалы медного рудника. Да и то, что именно эти изогнутые, чуть зеленоватые пласты породы – останки давно разыскиваемых разработок медистого песчаника, тоже не всякий догадается. До этого во многих районах города нужно было взять множество проб разнообразных пород, порыться в десятках старинных книг и карт, поговорить со многими старожилами. На правом берегу Мулянки оказалось возможным проникнуть в штольню древнего рудника… Я сижу в школьном краеведческом музее, перебираю цепь от кандалов, найденную в этой штольне. Обречѐнные люди, прикованные в забое, встают перед глазами. Так вот он каков звон кандальный… Это подземелье рассказало и об участниках гражданской войны. Поржавевший клинок, шапка с пятиконечной звездой и высеченная на камне надпись, от которой у учителя тревожно сжалось в груди: «Мы будем биться до последнего…» Наверное, вы видели многие картины французского художника Пабло Пикассо и помните его «Бродячих артистов». Маленькая стройная девочка легко балансирует на шаре.

77

Рядом – атлетическая спина отдыхающего артиста. Грусть, недосягаемое счастье, призрачный-призрачный свет. Люди подолгу стоят перед этой картиной, размышляя о судьбах человеческих. Конечно, в этот момент никто не думает о том, откуда появились на палитре художника такие почти фантастические краски. Едва ли кто помнит и о том, что живописец-француз обратился к геологам нашей страны с просьбой обеспечить художников очень устойчивой краской, необычайно чистого цвета, которую получают из минерала волконскоита. Этот тѐмно-зелѐный или чѐрный минерал впервые был найден неким чиновником в нашей области почти сто сорок лет назад. Три новых проявления волконскоита нашли школьники под руководством Ивана Сергеевича. В отзыве начальника Частинского геологического отряда об этой экспедиции написано: «Интересная и полезная работа учащихся ведѐтся на достаточном уровне геологических знаний и заслуживает всемерного поощрения». Геолог Александр Гаврилович Петренко рассказывает об участии школьников области в выявлении полезных ископаемых. Ежегодно совершает геологические походы 122-я Верхне-Мулинская школа. Выпускник еѐ Шадрин уже работает у геофизиков. Школьники Шушпанки нашли залежи известкового туфа, пригодные для разработки и использования окрестными колхозами для улучшения почв. Поиски месторождений туфа можно рекомендовать многим сельским школам. Учащиеся Чайковской школы нашли проявления гипса. И всѐ же самым целеустремлѐнным отрядом Александр Гаврилович считает школьников 91-й во главе с Сергеевым. Когда ребятам одной из школ я рассказал об Иване Сергеевиче, посыпались вопросы: - А в какой он школе? Неужели пятиклассников берѐт в походы? Напишите, чтобы и нам взрослые в поход ходить разрешали. А то убегать приходится! И потом кто-то громко вздохнул: - Нам бы такого учителя!

Дорогой находок (Летопись краеведческого кружка 91-й Пермской школы) 1951-1958. Работает географический кружок во главе с И.С. Сергеевым. Силами школьников построена географическая площадка. Ведѐтся наблюдение за погодой. Организуются походы по родному краю, от часовых до многодневных. Изучаются течение и строение долин рек Данилихи, Мулянки, Малой Язовой, Сылвы. Знакомство с Кунгурской ледяной пещерой и еѐ окрестностями. Члены кружка внимательно следят за строительством Камской ГЭС и за еѐ работой.

1959. Археологические раскопки под руководством работника Пермского Государственного университета в междуречье камских притоков Тюремки и Северной. Открыты две стоянки, существовавшие на рубеже неолита и бронзового века. Извлечены первобытные орудия труда и домашнего обихода: каменные молотки, песты, черепки глиняной посуды, кремневые наконечники стрел, грузила для рыболовных снастей.

1960. Поход Пермь – Оханск – Очѐр – Таборы – Пермь. В одной излучине долины реки Очѐр между деревнями Шалаши и Притыка обнаружена огромная толща гравия. Первая находка волконскоита. В долине Очѐра найдены стволы древних елей и пихт с явно выраженными признаками окаменелости.

1961. Поход Пермь – Чусовой – Лаки – Сараны – Бисер – Прогар – Пермь.

78

Знакомство с работой Чусовского металлургического завода, с Сарановским хромитовым рудником, карьерами по добыче асбеста и мрамора.

1962. Поход Пермь – Басеги – Пермь. Школьный отряд получил наименование «Экспедиционный отряд № 64308» и был включѐн во вторую Всесоюзную экспедицию пионеров и школьников. За находку горного хрусталя отряд был награждѐн Почѐтной грамотой ЦК ВЛКСМ, 3-й премией и был приглашѐн на Первый уральский слѐт следопытов.

1963. Поход по долине реки Тулвы. Найдено 4 рудника, заброшенных более двухсот лет назад. Открыта стоянка доисторического человека.

1964. Поиски минерала волконскоита. Найдены проявления волконскоита в трѐх новых точках: в Оханском и Частинском районах. В районе деревни Тупики найдена охра. Отряд приглашѐн на Третий уральский слѐт следопытов в город Курган.

1965. Найдено, нанесено на план и описано 9 рудников по добыче медистых песчаников для бывшего Егошихинского медеплавильного завода. Написана история деревни Ераничи, Кабаи и Ново-Плоского посѐлка.

1966. Поиски свинцовой руды – галенита. Галенит найден в четырѐх с половиной километрах от посѐлка Волынка в Щугорском алмазном крае. Л. Баньковский На снимках: (вверху) И.С. Сергеев снимает фильм о походе краеведов; (внизу) этим породам 200 миллионов лет…

Дороги по дну океана Молодая гвардия. – 1966. – 23 и 26 окт. Заметки участника II международного океанографического конгресса Л. Баньковского Эта статья для тебя, старшеклассник. Если в твоих учебниках географии три четверти поверхности нашей планеты залито голубой краской, то это сделано для наглядности. Голубые просторы океана всѐ ещѐ белые пятна науки. На многих миллионах квадратных километров морского дна глубина океана ещѐ ни разу не была измерена эхолотом. Кто знает, пройдѐт несколько лет и после технического, речного училища или института ты станешь одним из тех, чьи дороги – по дну океана. Легко заметить, что не в очень давние времена островок человеческих познаний среди океана неведомого был совсем невелик. Почти на рубеже новой эры философ Посидоний отправляется на закат, чтобы самому услышать, как шипит огненное солнце, погружаясь на ночь на дно океана. Впрочем, есть ли у океана дно? В этом наши предки очень сомневались. Но даже много позднее, спустя полтора века после того, как отважное испанское судѐнышко замкнуло свой первый кругосветный путь и доказало тем самым шарообразность планеты, в одной из «учѐных» книг утверждалось, что глубину океана так же невозможно измерить, как и высоту неба. Вахтенный журнал Фердинанда Магеллана сохранил и первую известную нам запись об измерении глубины океана. Но в этот раз удлинѐнный вшестеро лотлинь не достал дна. С тех пор вместо отметок океанских глубин на картах мореходов не раз появлялись записи о длине вытравленного лотлиня, не встретившего дна. И в середине прошлого века в некоторых местах глубина океана определялась в пятнадцать-шестнадцать с половиной тысяч метров всѐ с той же последующей записью, что дна не найдено.

79

Но вот был создан новый точный лот с отделяющимся грузом, принцип которого был предложен Петром I, осуществлѐн и надолго забыт. Сила пара оградила пути судов от капризов ветра и пришла на смену силе человеческих рук у лебѐдок с лотлинем. Развернувшаяся «охота за глубинами» показала, что толща воды над океанским дном не превышает примерно десяти километров. Так человек перелистнул самую первую и самую древнюю страницу толстой книги загадок океана. Взглянул на планету со стороны человек в скафандре – изумился величию океанских просторов. Три четверти нашей планеты залито водой. Но что там – под океаном воды? Льды или камни, равнина или горы, растительность или пески, жизнь или безмолвие? Только в 1818 году прилипшие к смазанной салом гире частички грунта с глубины тысяча восемьсот метров растопили гипотезу о ледяном дне океана. Наступило время, когда изучение дна океана стало задачей большой отрасли науки – морской геологии. Представьте себе иной мир. За плотным облачным слоем где-то на границе тропосферы воздушный шар с исследователями, не знакомыми с нашей планетой. Через облака на поверхность Земли они опускают трос с грузом, определяя толщину воздушной оболочки, берут пробы грунта «дночерпателем», волочат по земле драгу. Эти воздухоплаватели очень похожи на океанографов прошлых веков и даже первой четверти нашего двадцатого века. Именно так нанесли на карту возвышенности на дне Атлантического и Тихого океанов, обнаружили глубоководные впадины. А может быть, морским геологам с чистыми листами, расчерченными линиями параллелей и меридианов, забраться в подводный корабль и отправиться ко дну океана для более подробного с ним знакомства? Ровно сто лет назад первый такой корабль был спущен на воду со стапелей фантазии. Капитана звали Немо, корабль был «Наутилусом». И совсем недавно человек сам добрался до дна глубочайшей впадины Мирового океана. Но теодолит и бланк карты здесь, к сожалению, ни к чему. Каждый пока героический прорыв человека в глубины океана – это как скважина в твѐрдой коре Земли. В непроглядном мраке за тяжѐлой бронѐй батискафа луч прожектора освещает считанные метры пространства. В самом начале прошлого века, когда определение глубины океана было прочно связано с многочасовым дрейфом для спуска и подъѐма лота, русская Академия наук для изучения атмосферы отправила в пятый океан всплывший на три тысячи метров аэростат. Чтобы узнать высоту полѐта, находящийся на борту академик Я.Д. Захаров не стал опускать на землю верѐвку с грузом. Он крикнул в рупор к земле и отсчитал секунды до возвращения эха. Прошло двенадцать десятилетий, пока догадались и научились принимать эхо из пучин океана. Непрерывная эхолотная запись глубин с идущего судна открыла новую эпоху в исследовании рельефа дна океана. Летопись неведомого до сих пор прошлого, настоящее и будущее нашей планеты скрыты в земной коре, и всѐ это, как в сказке, скрыто океаном. Казалось, что делать океанографам в глубоких подвалах сейсмических станций, где-то в центре континента? Однако даже звуки штормовых волн, бьющих о берега Испании и Португалии, улавливают сейсмографы в Москве. Услышанное приборами эхо землетрясений рассказало, что таинственная огненная мантия Земли скрыта всего в пяти-десяти километрах под океанским дном, что очаги питания вулканов находятся не в земной коре, а в верхней мантии. Очень важное открытие последних лет – глыбовое строение земной коры, как континентальной, так и океанической. Эхолотные промеры обнаружили под водой, на покрытом огромными полями вулканической лавы пространстве, около десяти тысяч вулканов. Гораздо больше, чем на сухой земле.

80

Раскрыла перед учѐными свои волнистые дорожки графиков новая наука – сейсмология взрывов. Появились новые надѐжные данные о строении океанической коры. Огромные размеры и всестороннее влияние океана на жизнь человечества потребовали объединения усилий учѐных всех стран для комплексного изучения большой части обжитой и всѐ же незнакомой планеты. Первый международный конгресс исследователей океана собрался в Нью-Йорке в 1959 году. Позади был Международный геофизический год – настоящий рубеж интернационального сотрудничества учѐных планеты. Никогда ещѐ с научными целями в океан не выходило одновременно столько кораблей: больше семидесяти судов семнадцати стран приняли участие в работе по программе МГГ. Четырнадцать советских экспедиционных судов прошли свыше 270 тысяч миль и выполнили больше двух с половиной тысяч остановок-станций. Океан не выдержал такого натиска и перелистнул перед учѐными сразу несколько страниц своей объѐмистой книги. Там, где на старых картах значился Телеграфный хребет, была обнаружена окаймлѐнная горными хребтами, от Исландии до берегов Южной Америки, огромная подводная долина – рифт – глубиной в тысячу метров и шириной в 10-30 километров. Был открыт Тихоокеанский подводный хребет. По протяжѐнности ему нет равных на суше. На дне океана, наряду с глубочайшими ущельями и цепями хребтов, оказалось много отдельных подводных гор с вершинами выше Джомолунгмы. Никто не ожидал, что вместо покрывающей дно океана многокилометровой толщи осадков, слой осадков во многих местах вообще не был обнаружен и даже дно глубоких каньонов покрывал часто всего на 200-300 метров. В краевой зоне Тихого океана сейсмологами были исследованы поверхности гигантских разломов земной коры, наклонно уходящие под континенты на глубину до 700 километров. Ещѐ раньше было замечено, что многие долины впадающих в океан рек продолжаются по дну океана на многие сотни километров. Но не вновь открытые подводные течения проложили каньоны на шельфе и материковом склоне. Что ж тогда? Финский епископ, обнаруживший в 1621 году поднятие берега по отметкам уровня моря, едва не поплатился жизнью за такой еретический вывод. 270 лет спустя, после землетрясения, унѐсшего тысячи человеческих жизней, пострадавшей Японией была впервые оценена важность связи между современными движениями земной коры и земными катастрофами. Систематическое изучение новейших тектонических движений стало сейчас общечеловеческой задачей. Напрасно думали, что океанское дно – царство вечного покоя. Может быть, потому, что воспоминания об исчезнувших материках за давностью стали легендами? Впрочем, грохот взрыва вулкана Кракатау был слышен на расстоянии пяти с половиной тысяч километров, а волна цунами обошла со скоростью турбовинтового самолѐта весь земной шар. За последние сто лет около 350 цунами пронеслось по Тихому океану. Это значит, в этом время поднялись или опустились огромные участки дна океана, или подводные извержения всколыхнули океанские глубины. Всего несколько лет назад учѐные обнаружили начавшиеся с юрского периода пятисоткилометровые смещения дна Тихого океана вдоль разломов Сан-Андреас у побережья Северной Америки и Альпийского у Новой Зеландии. Среднеокеанические валы и рифтовые ущелья, сложенные лавами и обломками вулканических пород, – свидетели давних планетных катастроф – остались как шрамы на теле Земли. До сих пор в этих районах учѐные отмечают повышенный тепловой поток из недр планеты. Своеобразным индикатором современной тектонической деятельности Земли является изменение уровня Мирового океана. Триста с лишним лет на берегах морей и океанов устанавливаются футштоки и мареографы.

81

Понижается или повышается уровень океана? Окаменелые останки мелководной флоры и фауны находят в коренных породах высоко в горах и глубоко на дне океана. Воды былых оледенений и воды тающих ныне ледников Арктики и Антарктики, оказывается, недостаточно для объяснения наблюдающегося изменения уровня океана. У науки нет отпусков, нет остановок, но есть рубежи, ступени открытий. Признанием выдающихся заслуг советских учѐных в исследовании Мирового океана явилось проведение Второго Международного океанографического конгресса в нашей стране. Многие из учѐных за две недели до конгресса находились в пути через океаны, во власти приборов и строгих графиков исследований. В дальних и долгих морских дорогах – в основном молодѐжь. С уважением прислушиваются ветераны к словам советского исследователя Глеба Удинцева. Его работы по составлению карт рельефа дна Мирового океана недавно были выдвинуты на соискание Ленинской премии. Удинцев говорит о том, что площадь Геосинклинальных (подвижных) областей, считавшихся до сих пор определяющими тектоническую деятельность нашей планеты, в четыре раза меньше площади, занятой среднеокеаническими валами. Эту самостоятельную в тектоническом отношении зону Земли, занимающую сорок процентов площади земной коры, сотрудники института океанологии предлагают назвать геотафрогеналью. В рифтовой зоне Земли наиболее вероятен выход на поверхность малоизменѐнного вещества мантии Земли. Возможно, именно эти образцы ультраосновных пород впервые в мире взяты в прошлом году океанографическим судном «Витязь» со срединного хребта Индийского океана. Опоясывающая весь земной шар система планетарных разломов общей протяжѐнностью более семидесяти тысяч километров послужит одним из важнейших ключей для восстановления геологической истории нашей планеты. На трибуне учѐный токийского университета М. Хошино. У берегов Японии на континентальном склоне обнаружены подводные террасы шириной до семидесяти километров. В образцах коренных пород, взятых с этих террас, найдено множество ископаемых мелководных моллюсков позднего миоцена или раннего плиоцена. Необычно то, что эти террасы лежат под поверхностью океана на глубине от одногодвух до четырѐх с половиной километров. Хошино сообщил, что ни одна из современных гипотез тектонического развития Земли не способна объяснить, как мелководные террасы оказались под многокилометровой толщей воды. Человеческое общество уже на пороге освоения богатств океанского дна. Производится добыча нефти со дна океана, работают угольные шахты под водой. Около девяноста процентов рудных месторождений земного шара приурочено к глубинным разломам, большая часть которых – под океаном. Для правильной организации поиска полезных ископаемых очень важно знать причины, вызвавшие появление необычных форм рельефа на дне океана. Но это пока область гипотез. Вот наиболее значительные из проблем морской геологии.

1. Какие силы и каким образом образовали разломы в земной коре и срединные океанические валы?

2. Как оказались на глубине двух-трѐх километров продолжения долин, впадающих в океан рек, каньоны речного происхождения и мелководные когда-то террасы?

3. Какие силы вызывают смещение отдельных участков земной коры на расстояние до пятисот-тысячи километров?

4. Отчего и как изменяется уровень Мирового океана?

5. Редакция с интересом ознакомится с вашими соображениями.

82

Текла ли Кама в Ледовитый океан? Молодая гвардия. – 1967. – 2 апреля Сейчас, когда осуществляется грандиозный проект по переброске вод северных рек в Каспийское море, мы вспоминаем гипотезу геологов о том, как в далѐкие времена в то же самое море природа сама повернула течение «ледовитой» тогда реки Камы. Чем объяснить такой крутой поворот? Как гималайским горцам трудно представить, что живут они на дне древнего моря, так и нам непривычно удалиться на миллион лет назад, когда совсем другие широтные реки текли с Уральского хребта на широкие западные равнины. Эти старые русла обнаружили геологи. Поднимался уже в те времена каменный пояс Урала, громоздился на западные равнины. Не выдержав такой тяжести, раздробился на блоки-исполины, наклонился к востоку и северу угол Русской платформы, и, видимо, тогда родившаяся на месте равнины Кама понесла свои воды в Ледовитый океан. Но разрушаются под бременем тысячелетий самые высокие горы. Реки изменяли свои русла. На севере вырос на пути Камы новый водораздел, и повернула река на юг. То, что это случилось не раньше, чем миллион лет назад, рассказывают геологу останки древних растений и данные геоморфологии – науки об истории рельефа. Явление, когда река переходит в другой речной бассейн, называется у геологов речным перехватом. Признаком таких перехватов остаются на современных водоразделах глубокие и широкие седловины, в наше время обычно занятые озѐрами или болотами. Есть подобная седловина на КамскоВычегодском водоразделе – это долина реки Кельтмы.

83

Так ли уж важно геологам знать, куда текли реки в незапамятные времена? Очень важно. С речными отложениями связаны россыпные месторождения золота, платины, редких минералов. До сих пор на Урале не найдены коренные месторождения алмазов – кимберлитовые трубки. Не найдены по единственной причине: потеряны русла рек, связывающие кимберлитовые трубки с известными и разрабатываемыми сейчас алмазными россыпями. Пермским учѐным Натальей Викторовной Введенской и еѐ сотрудниками – геологами Пермского политехнического института – раскрыта ещѐ одна не менее важная сторона проблемы древних речных долин. Многие знают метеорологическую розу ветров, указывающую преобладающее направление ветра. Примерно так же составлялись группой Н.В. Введенской розы направлений речных долин и гигантских подземных трещин в горных породах. Результаты получились обнадѐживающие: русла уральских рек совпадают с системой глубинных разломов. Туристы, плывущие по верховьям какой-нибудь реки, наверное, обращают внимание, что вода в реке прибывает довольно быстро, хотя притоков по пути не так уж много. Оказывается, реки питаются не только ручейками и речушками, но и подземными водами, путь к поверхности которым облегчают, например, разломы. Всѐ это наводит на мысль, что речным долинам сопутствуют глубинные разломы, а значит, по древним руслам можно искать ещѐ более древние разломы, с которыми обычно связаны месторождения полезных ископаемых. Как недавно подсчитали геологи, восемьдесят семь процентов известных месторождений полезных ископаемых находятся около глубинных разломов. От гипотезы к научному предсказанию, потом к обоснованной разведке и, наконец, к промышленной разработке – такова работа геологов. Л. Баньковский

Буркочимские аномалии [Рукопись] [Опубликовано в сокращении: Молодая гвардия. – 1967. – 28 июня] Время-не-ждѐт «Шесть тысяч золотоискателей собралось в Доусоне зимой 1897 года, разработка окрестных ручьѐв шла полным ходом; было известно, что за перевалами ещѐ сто тысяч человек дожидаются весны, чтобы двинуться на Клондайк». На зачитанных страничках оживают охотник Ситка Чарли, мужественная Пассук, непоседа Смок Беллью, искатель удачи Время-не-ждѐт. Яркие джеклондонские строчки увлекают юного читателя всѐ дальше, за несколько минут в уютной городской квартире переживаются трудности снежных троп. Глаза почти не задерживаются на словах: «Когда человек уезжает в далѐкие края, он должен быть готов к тому, что ему придѐтся забыть многие из своих прежних привычек и приобрести новые, отвечающие изменившимся условиям жизни...» Так наскоро появляются на свете романтики. Алмазный Клондайк Семьдесят лет прошли от той описанной Лондоном северной золотой лихорадки. Но Север так и остался краем, куда едут работать романтики и сильные люди. Вокруг посѐлка, потеснившего тайгу на берегу малоизвестной речушки Илья-Вож, бездорожье и верховые болота. От постоянной сырости мох забрался на высокие ветви пихт и свешивается оттуда длинными бахромчатыми нитями. В тесной конторской комнате вместе с молодѐжью сидит согбенный старший геолог партии. Поздней слякотной осенью, смешавшей грязь со снегом, свирепствует радикулит. Из тех, кто приезжает сюда впервые, задерживаются немногие. Оставшиеся живут не один год. На разведанных полигонах драги не первый год ведут промышленную добычу 84

алмазов из россыпей. Но есть ли у нас на Урале коренные месторождения алмазов – кимберлитовые трубки? Кто-то недоверчиво покачивает головой: «Нет здесь трубок взрыва!» Возмутился Володя Воронин: – А Буркочимские аномалии? Вулканы под землѐй Внимание всегда задерживается на этом слове. Аномалия – это что-то из ряда вон выходящее, разность между теорией и практикой, пища для учѐных. Здесь речь о магнитной аномалии – необычном отклонении магнитной стрелки, связанном со скрытыми под землѐй магматическими породами. Все известные коренные месторождения алмазов находятся в таких застывших лавовых потоках или, как их ещѐ часто называют, «трубках взрыва». В поисках алмазов геологи всѐ чаше покидают землю. Проще всего найти алмазы с воздуха. Однообразна с вертолѐта тайга, если через каждые полкилометра маршрут к маршруту вертолѐт выписывает заданные по карте змейки. С малой высоты ели очень напоминают шишки, поставленные солдатиками. Эта зелѐная армия стеной встаѐт на пути всех дорог геологов по земле. За вертолѐтом на длинном тросу магнитометр раскачивается над глубокими речными долинами и зубчатыми стенами скал. Но остриѐ самописца чертит на бумажной ленте совсем иной рельеф – рельеф магнитного поля Земли. Потом с помощью карты геологи расшифровывают записи – у Помянѐнного камня две аномалии. Намѐтанный глаз под пятидесятиметровой толщей каменных осыпей видит два кимберлитоподобных тела, очень похожих на якутские трубки взрыва. Всѐ начинается с дороги Геофизики указали геологам точки на карте. Назвали их Буркочимскими аномалиями по имени находящихся рядом полян. Где-то здесь должен быть алмазный клад, но может и не быть. Известно ведь, что алмазы встречаются далеко не в каждой кимберлитовой трубке. Да и трубка ли это – почти одинаковые аномалии дают и другие вулканические породы. Всѐ можно узнать, достав из-под земли керн – столбик застывшей магмы. Сделают это геологи специальной партии – партии по проверке магнитных аномалий. Раздумчивый, сосредоточенный начальник партии Николай Лыков, сменный мастер по должности и мастер на все руки Валентин Дементьев, помощник бурового мастера восемнадцатилетний Боря Артѐменко, плотник-монтажник Георгий Шестаков и ещѐ шестеро. Началось всѐ с дороги. В морозном феврале партия валила лес, пробиваясь к подножью Помянѐнного камня, трелѐвочный трактор тащил за собой сборные жилые домики, тяжѐлое буровое оборудование. В апреле своеобразная дорога к кимберлитовым трубкам, наконец, превратилась в скважину, и бур чуть наклонно отправился навстречу древней лаве. Почти кимберлит На глубине около восьмидесяти метров долото вошло в изверженные породы. Начали сухое бурение: поток воды может размыть кимберлит. Но без водяного охлаждения греется буровая коронка, медленно-медленно опускается вниз колонна. В отличие от старателей и кладоискателей партия работает по строгому графику: около ста метров проходки в месяц. Восемь часов подряд звучит в ушах тяжѐлый стук дизеля, вверх-вниз движется колонна, на немногие десятки сантиметров за смену опускается снаряд. Подняты керны изверженных пород, очень напоминающих кимберлиты, но крепче и с желтоватым оттенком. Вот поднята глина с голубыми частицами, кажется, кимберлита. Уже можно представить, как перемешанная с глиной лава вытягивалась в чешуйки под напором огненного потока. Нетерпение – ненадѐжный спутник буровика. Достаточно было ненамного увеличить давление на коронку в забое. Секунды промедления – и затѐрло, намертво прихватило снаряд. Работающий дизель закрутил в спираль стометровую буровую колонну, и не выдержала, оборвалась глубоко под землѐй штанга.

85

Всегда поиск Вторжение человека в тайны Земли – это всегда поиск. Прежде всего – работа учѐного, поиск мысли. Цепочка логических рассуждений, когда цементом общих закономерностей скрепляются воедино отдельные факты. Известные трубки взрыва напоминают жерла вулканов. Алмазоносным кимберлитом они заполнены в том случае, если прорывают устойчивые области земной коры – платформы. Это возвращает искателей к тому далѐкому рубежу, когда на месте Уральского хребта было море, заполняемое отложениями впадающих с запада рек. В одном из древних осадочных слоѐв, названном такатинской свитой, и были найдены россыпи алмазов. Геологи не сомневаются, что в эту свиту алмазы попали из кимберлитовых трубок. Может быть, трубки взрыва и были предвестниками грандиозных событий. Разломы раскололи морское дно, и хребет высотой почти в восемь тысяч метров взгромоздился над восточным краем Русской платформы. По путям, намеченным учѐными, идут геологи. Сужается полоса поисков. Всѐ ближе к краю самого древнего разлома Урала приближаются поисковые партии. Найдены вишнѐвые крупинки пиропа – близкого спутника трубок взрыва. На очереди алмазный кимберлит. Л. Баньковский

86

Вѐлсовский мрамор Молодая гвардия. – 1967. – 10 декабря Мы хотим свободы. Тот, кто работает с киркой, хочет, чтобы в каждом ударе кирки был смысл. Когда киркой работает каторжник, каждый еѐ удар только унижает каторжника, но если кирка в руках изыскателя, каждый еѐ удар возвышает изыскателя. Каторга не там, где работают киркой. Она ужасна не тем, что это тяжкий труд. Каторга там, где удары киркой лишены смысла, где труд не соединяет человека с людьми. Сент Экзюпери Словно от холодных ветров застыла на полированных поверхностях вѐлсовского мрамора северная тайга, а рядом вишнѐвый внутренний пламень гор согрел камень изнутри, да так и остался на века неповторимым узором. В столетие всего лишь на один миллиметр растворяются и разрушаются отшлифованные мраморные глыбы. Удивительным разнообразием окраски и рисунка волнует камень архитекторов и скульпторов. Путь к вѐлсовскому мрамору не близок. В памяти полѐт над занавешенной утренними туманами тайгой; потом колючие струйки вишерской воды рассыпались перед носом моторной лодки, радуга почти замкнула в них свой цветистый круг; потом яркие звѐзды, не замутнѐнные до самого горизонта, и далѐкий пеший переход по тайге. …В избушке на берегу Шудьи рабочие разведочной партии ждут вестей из дома. Три месяца полевых работ позади. Пока начальник отряда Борис Александрович Круглов, прилетевший вместе с нами, рассказывает о пермских новостях, я, Юра и Витя – новые рабочие – пытаемся в свете коптилок разглядеть лица жителей таѐжного лагеря. Гриша Габдукаев уходит в ночь и возвращается с охапкой досок. Лишних нар нет – делаем новые. В разных районах месторождения мы должны вскрыть шурфами наносы и каменные осыпи до сплошного мрамора. Наш инструмент – кайла, кувалда, лопаты. Ярко пылает костѐр. Разогретые до красного каления острия кайл вытягиваются и утоньшаются по сильными ударами Юриной кувалды. Столб пара взлетает над водой, а когда движущийся по сероватому металлу поясок цветов побежалости достигает острия, Юра снова окунает кайлы в воду и с размаху втыкает их в землю. Но и такие закалѐнные из особой стали клинки высекают из мрамора лишь мелкие белые крупицы. Каждое утро почти час мы с Юрой шагаем сначала по старой дороге, потом через самодельный мост и по просекам к первым нашим шурфам. С трудом уступает кувалде вѐлсовский мрамор. Когда приходит время обеда, на берегу Малой Шудьи разводим костѐр, разогреваем консервы, пьѐм чай. Быстрая речка прыгает с валуна на валун, крутит в водоворотах берѐзовые листья. Тончайшими струнами повисла паутина между великанами-кедрами и елями. Даже в безветрие сквозь шум реки слышен едва внятный звон тайги. У любого костра разговор обо всѐм. Юре запомнились книги Александра Грина.

87

Писатель был его земляк, родом из Вятки, и когда-то приезжал к нам на Урал искать золото. По словам Паустовского, Грин принадлежал к числу людей, не умеющих устраиваться в жизни. Он был весь из великого нетерпения, стремления к необычайному. Юра заметил, что нелѐгкая судьба пронесла Грина по всей России, а, судя по книгам, можно подумать, что он объехал весь мир. Может быть, Юре близок Грин потому, что и в его жизни за тридцать лет было много дорог. Вечером в избушку, на стенах которой рука маршрутного рабочего, а точнее филолога Аллы, профессионально изобразила вывеску «Гранд отель “Норд”», собираются все обитатели лагеря. Невольно припоминается детская сказка о бременских музыкантах, когда видишь через открытую дверь или окошко избушки большие движущиеся тени. Отсюда, как говорит Гриша, «эхо ударяет по шести странам» и долго не затихает в межгорных долинах. У нас в отряде неплохая библиотека – высокая стопка роман-газет, журналы «Звезда» за несколько лет. Вечером, как всегда, Юра зажигает самодельную коптилку, берѐт в руки журнал. Гриша «философствует». Но прежде чем сесть на любимого конька и рассказать о геологах, подчеркнув между прочим, что «мы – геологи, не биологи», Гриша начинает издалека про своего знакомого «сел он в аэро-свои-сани…», потом вспоминает о работе на Камчатке, когда его попытка расстаться с уральской геологией потерпела явную неудачу и кончилась памятным разговором с директором рыбозавода: «Моя рыба не кушай, моя рыба не лови, моя рыба не соли, моя соль не носи – моя езжай на материк…» На многих реках Урала много лет работал Гриша с участниками первой алмазной Владимирской экспедиции, среди многих опытных рабочих нашего отряда он – самый старый забойщик. Чем же привлекает людей трудная работа и таѐжная жизнь? Каждое лето в отрядах работает много временных рабочих. По разным причинам покидают они тайгу. В начале лета недолго работал в нашем отряде Гена Гаврилов – «зарабатывал на свадьбу» и, конечно, не расставался в мыслях с тем большим городским миром, который он оставил чуть ли не в десяти днях пути по реке. Число полученных им писем было несколько больше числа дней, проработанных им в отряде. Мама ему писала, чтобы опасался медведей и не дрался с ребятами, но чаще приходили письма от невесты. И хотя до ближайшего посѐлка с ближайшей почтой от нашей избушки было двадцать километров таѐжной дороги, и водку, разумеется, пить в отрядах не принято, одно долгожданное письмо оказалось переполненным явной несправедливостью. Невеста писала Гене, что он, наверное, пьянствует и ходит бог знает куда. Этого Гена перенести не смог и отплыл домой на маленьком плоту. А геологи остаются. Остаются те, кто сроднился с тайгой и не мыслит себе другой работы, чем та, что не всегда одаряет счастливой находкой. Но если одарит, то щедро. Не всякий человек проживѐт один в безлюдном краю. Суровая жизнь требует от геологов не только физической, но и нравственной силы. Тот, кто работает в геологической партии «в поле» и считает, что можно отдохнуть, когда хочется, что не он, а кто-то более энергичный догадается нарубить дров, разжечь костѐр, сварить обед, то и такому человеку не место в отряде. Мы завершили свою работу на берегу Вѐлса. Снова горел костѐр, и по головѐшкам, как по рекламе, бежали огоньки. Гриша снова рассказывал о тех краях, «где нога человека не вступала», пел по-татарски песни собственного сочинения: Около луны блестящая звѐздочка, Это моя звѐздочка. Перед рассветом она гаснет – Я остаюсь один. Рядом с плотами на берегу реки ящики с пробами и образцами разноцветного, нежных оттенков вѐлсовского мрамора из скал и пробитых нами шурфов. Пройдѐт немного лет, и вѐлсовским мрамором будут украшены новые города. Л. Баньковский (на фото - автор) 88

Надежда – Предуральский прогиб Молодая гвардия. – 1968. – 10 апреля 7 апреля большая армия геологов области отпраздновала свой праздник – День геолога. Наш корреспондент встретился с главным геологом объединения Пермнефть Спартаком Ароновичем Винниковским и попросил его рассказать о том, с чем геологи-нефтяники пришли к своему празднику.

- Во-первых, перед самым праздником мы открыли новое, Бельское, месторождение нефти в районе Березников. Месторождение это открыто скважиной № 5, которая сейчас испытывается.

- Что можно сказать о месторождении?

- Нефть, полученная из пятой скважины, одна из лучших в области. Пока судить о размерах месторождения преждевременно. Здесь ещѐ нужно будет провести немало работ. В ближайшее время на нѐм будет забурена ещѐ одна скважина – № 12. Но тем не менее для нас важен сам факт открытия этого месторождения, который подтверждает предположение о наличии здесь качественной нефти и, возможно, в большом количестве.

- С какими районами области нефтяники-геологи связывают свои надежды?

- С так называемым Предуральским прогибом, идущим параллельно Уральскому хребту, в котором собственно и было открыто Бельское месторождение. В южной части этого прогиба можно ожидать – и ожидания эти уже подтверждены – газ и газоконденсат, к северу – преимущественно нефть. Не исключены в будущем открытия нефти в северо-восточных районах КомиПермяцкого округа. К слову сказать, все эти районы мы разведывать начали только в последние годы.

Ошибка Алана Уэбба Звезда. – 1968. – 27 июня Пятнадцать лет назад маленькое приморское государство постигло большое бедствие. Ранним зимним утром двадцатая часть этой страны с несколькими крупными прибрежными городами оказалась под водой. В работе Дельта-Комитета, организованного правительством для разработки мер по предотвращению в будущем подобных катастроф, принял участие математический центр страны. А через год в Амстердаме Всемирный конгресс математиков впервые за свою историю обсуждал «математические проблемы, возникшие в связи с разрушительным наводнением». Доклад учѐного из пострадавшего государства начинался со слов: «Судьба людей и их воля не поддаются расчѐтам. Однако математика может смягчить воздействие природы на человеческие судьбы и усилить эффект ответных реакций человечества». В наши дни совместная работа математиков и геологов над важнейшими проблемами происхождения и развития Земли не кажется случайной. Потребность точного предсказания катастрофических наводнений, землетрясений, вулканических извержений очевидна. Методы прикладной математики для прогноза различных астрономических событий не новы. Связь между событием и числом была замечена задолго до того, как воинствующие в науке пифагорейцы провозгласили, что «все вещи есть числа». Как и предсказывали жрецы, разливался Нил; ночью звѐзды поднимались над горизонтом там, где их ожидали увидеть мореходы; Луна закрывала Солнце в назначенное астрологами время. Мы сейчас не удивляемся такому точному предвидению далѐких предков, ведь известно, что все эти события повторяются через одинаковые промежутки времени. Поиски же закономерностей в повторении разрушительных явлений природы во все времена заканчивались неудачей, даже известные сейчас периоды между «великими горообразованиями», или так называемые геотектонические циклы, составляют десятки миллионов лет – цифры, далѐкие от практического использования. На сегодняшних картах довольно чѐтко обозначены опасные для жизни людей области планеты с максимально возможной амплитудой землетрясений. Геологи считают, что в 89

перспективе есть возможность предсказать такие явления, в повторяемости которых пока не найдено закономерности. Распространѐнным направлением математических исследований в геологии является создание моделей-откликов и математическая обработка полученных с их помощью экспериментальных данных. Ещѐ на рубеже шестнадцатого и семнадцатого веков Гильберт сделал модель магнитного поля нашей планеты. Модель Земли – стальной намагниченный шар – он назвал Тереллой, то есть маленькой Землѐй. Помещая около Тереллы компас, учѐный впервые в мире убедительно доказал, что наша планета представляет из себя большой магнит. Нечто подобное делают современные исследователи. В основу эксперимента закладывается некоторая вероятностная модель изучаемого процесса. Для наглядности мысленно представим возможную модель для изучения общей направленности развития Земли и причин колебательных движений земной коры. Может быть, это будет своеобразная Терелла, поверхность которой способна совершать колебания, подобные наблюдаемым в природе. При математической обработке экспериментального материала стало бы ясно, что амплитуда и направленность колебаний имеет существенный разброс (дисперсию). В известной со времѐн Леонарда Эйлера науке топологии есть теория графов, или иначе, – теория совокупности точек и линий. Несколько лет назад теория графов, использовавшаяся ранее при расчѐтах химических превращений, электрических схем и транспортных сетей, была применена к изучению происхождения марсианских каналов. Алан Уэбб, американский исследователь, обратил внимание на то, что сеть марсианских каналов – такой же граф, как узор трещин при высыхании глины, паутина или схема железных дорог. Это значит, что все эти системы линий можно сравнивать между собой и попытаться найти в этом сравнении такую связь, которая может приоткрыть тайну каналов Марса. Такая связь найдена: характеристики всех графов поддаются количественной оценке. Для этого нужно подсчитать процентное соотношение узлов сетей, к которым подходят два, три, четыре или больше линий, называемых рѐбрами графа. После статистической обработки узлов Алан Уэбб показал, что в сетях неживой природы – трещинах на высохшей глине, застывшей вулканической лаве, растрескавшемся древнем фарфоре преобладают трѐхлучевые узлы. А вот расчѐты железнодорожных схем, в которых большая часть узлов имеет четвѐртый порядок, обнадѐжили исследователя. Примерно такое же процентное содержание четырѐхлучевых узлов получилось при анализе сети марсианских каналов, которые, по мнению Уэбба, «явно коммуникационного типа». И всѐ же Алан Уэбб ошибся. Причиной этому довольно распространѐнная геологическая концепция, что глубинные разломы марсианской или земной коры – трещины растяжения. Мы проделали несложный эксперимент. Модель сжимающейся планеты мы изготовили из… обыкновенного волейбольного мяча. Чтобы получить на фотоснимках хорошо различимые «горные хребты» или «разломы коры», был использован широко известный в технике метод хрупких плѐнок. Статистические характеристики «тектонических» нарушений на этих моделях оказались гораздо ближе к марсианским каналам, чем характеристики железнодорожных сетей. На основе теоретических расчѐтов и экспериментов мы пришли к убеждению, что и Марс, и Земля, и все другие спутники Солнца в процессе эволюции уменьшаются в размерах. Различные условия на поверхности планет сглаживают или, как на Марсе, обнажают горные цепи и разломы, образовавшиеся в результате сжатия планет. Думаем, что уже скоро автоматические межпланетные станции доставят на Землю чѐткие фотографии «каналов» Марса, сделанные с марсианской орбиты. В. Баньковский, Л. Баньковский 90

Тайны застывших стрелок Молодая гвардия. – 1968. – 5 июля О том, что горообразование и вулканическая деятельность на нашей планете – следствие еѐ общего сжатия, многие естествоиспытатели утверждали более ста лет назад. Действительные члены Пермского отделения Всесоюзного астрономогеодезического общества В.И. Баньковский и Л.В. Баньковский пришли к выводу, что ошибочная точка зрения геологов прошлого века на причины сжатия Земли привела сейчас большинство учѐных к иным взглядам на происхождение и эволюцию нашей планеты. Авторы показали, что Земля сжимается не только в результате охлаждения, но в несравненно большей степени от открытого недавно астрономами замедления вращения планеты. С сообщением о новой гипотезе рождения солнечной системы и путях развития планет В. и Л. Баньковские выступили два с половиной года назад на Четвѐртом всесоюзном съезде ВАГО в Риге. Многие наши учѐные высказали свой интерес к гипотезе, обратили внимание на еѐ простоту и логичность. А недавно от Генерального секретаря Международного геологического конгресса, известного чешского учѐного, доктора Арношта Дудека авторы получили приглашение участвовать в работе Конгресса летом этого года в Праге. Сегодня наша газета предлагает читателям популярный рассказ авторов о их взглядах на движение материков.

- Плывут подобно айсбергам в океане…

- Движутся как строительные блоки на ленте транспортѐра…

- Сталкиваются как льдины на взбухшей в половодье реке… Удивительно, что в этих взятых из сегодняшних газет и книг строчках речь идѐт о материках нашей планеты. Более полувека назад огромные пространства суши, когда-то именуемые «матѐрыми землями», решительно сдвинул с места и отправил в путь по базальтовой поверхности Земли Альфред Вегенер. Разносторонний учѐный и известный полярный исследователь, он считал, что для изменения взглядов на неподвижность и постоянство материков появились достаточно веские доказательства. Почти тремястами годами раньше в наставлении естествоиспытателям «Новом Органоне» Френсис Бэкон записал, что сходство берегов Африки и Южной Америки «не случайно». Действительно, стоит взглянуть на карту или глобус, чтобы убедиться, что контуры побережий двух материков совпадают до подробностей. Кроме того, к началу нашего века в геологии, палеонтологии, географии, биологии, геодезии накопилось столько противоречивых фактов, что, казалось, их никак больше и нельзя было объяснить, как разломом древнего континента и расплыванием материков-обломков. Располагая спорными данными о древних климатах, Вегенер предположил перемещение оси вращения Земли таким образом, что древний полюс оказывался всегда поблизости от ледовитых в те времена континентов.

91

Нужно было обладать большой убеждѐнностью и редкой эрудицией, чтобы утверждать перемещение полюса и материков на ширину Атлантического океана. И это вскоре после того, как со всяческими возражениями на геологическом конгрессе в Вене была официально принята теория шарьяжей или надвигов, допускающая существование движений в земной коре не на тысячи, а лишь на многие десятки километров. Несмотря на то, что учѐные нашли Вегенеру массу самых серьѐзных возражений, гипотеза о плавании материков через пятьдесят лет после рождения оказалась не только не забытой, но, напротив, самой популярной. Способствовал этому палеомагнетизм – новая наука, сумевшая за короткий срок воссоздать историю магнитного поля Земли. Стало известно, что во все времена невидимое поле планеты оставляло в земной коре как бы вросшие в камень маленькие компасные стрелки – крошечные ферримагнитные частицы. В который уже раз камни оказались необычайно многоречивыми. Даже в так называемых геологических немых толщах – горных породах без всяких растительных и животных остатков магнитологи нашли застывшие на века строго ориентированные магнитные частицы. Не было сомнений, что все они указывают на полюс, полюс того времени, когда образовалась порода. Так как возраст большинства отложений геологами определѐн довольно точно, то по измеренным направлению и силе остаточной намагниченности для всех геологических периодов были вычислены положения Северного полюса. Так в середине пятидесятых годов появились первые карты с широкой полосой возможных вариантов перемещения Северного полюса из центра Тихого океана к современному положению. Немного позднее, когда число палеомагнитных измерений стало больше, учѐные обратили внимание, что древние полюса ложатся кучнее и почти на одну линию, если их рассматривать отдельно для каждого континента. Можно подумать, что у каждого материка был свой полюс, который двигался вполне самостоятельно. К современной вершине Земли на сегодняшних картах сошлись несколько различных путей движения полюсов. Одновременное существование на вращающееся планете нескольких полюсов казалось настолько неправдоподобным, что исследователи не могли не вспомнить гипотезу Вегенера. Изучая палеомагнитные данные, многие учѐные пришли к убеждению, что материки расплываются. Ведь если сдвинуть континенты вместе, а затем допустить во время их расплывания лишь небольшие повороты и покачивания, то траектории движения полюсов разных материков совпадут в одну линию перемещения полюса всей Земли. Это тем более убедительно, что новые открытия показывают ошибочность недавних взглядов о существовании на планетах длительных периодов тектонического покоя. Хотя известные нам рассуждения о горизонтальных перемещениях земной коры относятся к 1668 году, прямые доказательства этих движений появились лишь пятнадцать лет назад. Сейсмологи, определявшие направления движения земной коры в очагах глубокофокусных землетрясений, к своему изумлению обнаружили, что подавляющее большинство напряжений коры вызвано не вертикальными, а горизонтальными подвижками по разломам глыб или блоков. Почти вслед за этим открытием в Северной Америке геологи Хилл и Дибли определили сдвиг двух таких блоков на пятьсот километров за последние сто миллионов лет. Подобный по протяжѐнности и времени существования сдвиг вскоре был найден в Новой Зеландии. Но самые значительные перемещения участков земной коры оказались на дне океана. И нашли их не кто иные, как вездесущие магнитологи. Ко многим ещѐ не объяснѐнным странностям магнитного поля Земли наземные, аэро- и гидромагнитные исследования прибавили открытие странного вида магнитных аномалий. По смещению «зебровых» меридиональных аномалий, пересечѐнных широтными разломами Мендосино и Пайонир, был обнаружен сдвиг блоков тихоокеанского дна на расстояние более 1400 километров. Планетарные масштабы движений земной коры помогли нам прийти к выводам, находящимся, как часто говорят, на стыке двух направлений геологических исследований – 92

фиксизма и неомобилизма. Мы считаем, что есть иной вариант объяснений как палеомагнитных измерений, так и других, считающихся противоречивыми геологических и геофизических данных. Расчѐты показывают, что в давние времена размеры нашей Земли были иными. За время своего существования наша планета уменьшилась по диаметру более чем в два раза, а за последние шестьсот миллионов лет радиус еѐ стал меньше на 350 километров. Такое изменение радиуса за палеозойскую и мезозойскую эры объясняет уменьшение окружности экватора более чем на две тысячи километров. Причиной таких изменений на Земле было еѐ замедленное вращение из-за приливного трения, вызываемого Луной и Солнцем. Косвенные выводы о хотя бы небольшом сжатии нашей планеты пытались сделать многие исследователи. Известный швейцарский геолог Альберт Гейм ещѐ в конце прошлого века мысленно распрямил на Земле все еѐ горные складки и получил приблизительную величину уменьшения радиуса планеты. Однако астрономические исследования до самого последнего времени не подтверждали гипотез о сжатии небесных тел, и все подобные расчѐты часто даже самим авторам казались «неприемлемыми». Лишь недавно в помощью кварцевых и молекулярных аммиачных часов найдена средняя величина замедления вращения Земли. Мы считаем, что определѐнное нами сжатие планеты подтверждает известный размах тектонической деятельности Земли и, объясняя многие неясные проблемы, спорит с гипотезой не только плавания материков, но и перемещения полюсов. Описанные траектории движения полюса могут быть ещѐ убедительней доказаны не расплыванием, а сближением континентов и обычным при всестороннем сжатии некоторым поворотом отдельных материковых областей – блоков дробления земной коры.

Тезисы доклада на 23-й сессии Международного геологического конгресса (Август, 1968) Эволюция Земли На двести лет растянулась вереница гипотез, предположений, догадок о замедлении вращения Земли, Луны, Солнца. Продолжительность суток, определяемая астрономами как промежуток времени между двумя прохождениями определѐнной звезды через меридиан обсерватории, считалась строго постоянной и не подвергалась сомнению до тех пор, пока в 1936 году Н. Стойко из парижского международного бюро времени не определил вариации суток зимой и летом в две тысячные доли секунды. Сейчас уже ни у кого не вызывает сомнения факт увеличения продолжительности земных суток. С помощью высокоточных кварцевых и молекулярных аммиачных часов найдено, что сутки удлиняются на нашей планете в среднем на 0,0015 секунды в столетие. За время существования Земли, примерно за пять миллиардов лет сутки стали длиннее на двадцать часов, это значит, что когда-то наша планета вращалась вокруг оси всего за четыре часа. О таком же быстром вращении Земли говорят и расчѐты Д. Дарвина эволюции планетной системы Земля-Луна. Несмотря на кажущуюся монолитность земного шара, его внешние очертания перед чередой тысячелетий далеко не незыблемы и не произвольны. Наша большая планета находится в состоянии гидростатического равновесия, на что указал ещѐ Ньютон и что подтвердили не только градусные измерения и определения ускорения силы тяжести, но и полѐты искусственных спутников Земли.

93

И, конечно, изменение скорости вращения Земли в шесть раз не могло остаться бесследным не только для формы земного шара, но и для его объѐма. Наши расчѐты эволюции Земли показали, что плотность планеты пять миллиардов лет назад была немного меньше современной плотности Сатурна, а это значит, что в те далѐкие времена поперечник Земли при еѐ неизменной массе в два с лишним раза превышал нынешний. Поэтому и сила тяжести на поверхности планеты была вчетверо меньше. Установить с помощью приборов понижение уровня геоида на сантиметры в столетие довольно сложно. Ещѐ труднее определить вековое увеличение ускорения силы тяжести в сотые доли миллигала, ведь точность измерения современными гравиметрами составляет всего лишь одну десятую миллигала. Какая же сила так преобразовала и преобразует сейчас нашу планету? При замедлении вращения Земли независимые от оборотов силы тяготения словно тисками сжимают планету, восстанавливая ускользающее равновесие между центробежными и гравитационными силами. О сокращении поверхности Земли в результате сжатия планеты говорит система разломов и срединных хребтов, опоясывающих земной шар по дну океанов и продолжающихся на материках. Самые большие из разломов приурочены к вершинам гигантских сводовых поднятий и к краевым частям блоков земной коры. От материкового склона тихоокеанского побережья косые сдвиговые поверхности разломов раскололи толщу земной коры до глубины мантии. Всеземной масштаб тектонических процессов подчѐркивают наиболее значительные на планете смещения дна Тихого океана вдоль разломов Сан-Андреас у берегов Северной Америки и Альпийского у Новой Зеландии. Только за последние сто пятьдесят миллионов лет блоки океанского дна сместились друг относительно друга на восьмидесятую часть длины экватора. В постоянном движении блоков земной коры причина землетрясений и вулканической деятельности. О незначительном сжатии земного шара при остывании прежде расплавленной его коры свидетельствуют многие исследователи, начиная с Р. Декарта. Косвенный признак в помощь этой гипотезе был подсказан почти восемьдесят лет назад известным австрийским учѐным-геологом Э. Зюссом: «Земной шар сжимается, море следует за ним». В последние годы подтвердилось предположение, что подъѐм уровня Мирового океана не совпадает с периодами таяния ледниковых щитов планеты. На вековое повышение уровня океана указывают и долины рек, продолжающиеся на многие сотни миль по глубоководному дну океана, и выбитые морским прибоем террасы, погрузившиеся в океанские глубины на несколько километров. Происхождение солнечной системы Несколько лет назад американские радиоастрономы были взволнованы неожиданным открытием: планета Юпитер замедлила вращение на одну и три десятых секунды. Конечно, с таким резким скачком экваториальной скорости планеты астрономы встретились впервые, но что все планеты солнечной системы замедляют вращение вследствие приливного трения – это не новость. Эволюцию всей солнечной системы проследил К.Э. Циолковский. Отец космических полѐтов более тридцати лет работал над гипотезой происхождения солнечной системы. Начав с проблемы тяготения в 1894 году, через три десятка лет он издал замечательную книжку «Образование солнечных систем и споры о причине космоса». Слишком малым тиражом в Калуге вышла эта книжка и осталась неизвестной многим учѐным. На одной из еѐ страничек – пророческие слова: «…Я с глубоким убеждением могу сказать, что колыбели каждой планетной системы и многократных солнц лежат в бесчисленных гигантских солнцах». Астрономам, современникам Циолковского, мир небесных светил казался неизменным от самых древних времѐн. Только в 1947 году после открытия советскими астрономами во главе с В. Амбарцумяном групп молодых звѐзд стало известно, что звѐзды рождаются и живут у нас на глазах. Были обнаружены звѐзды, вспыхивающие словно от взрыва, звѐзды, 94

теряющие массу в виде истечений, звѐзды, выбрасывающие вещество в виде сгустков. В многократных звѐздах отмечены горячие и относительно холодные компоненты, образовавшиеся совместно. Чѐтко определился новый основной путь звѐздной эволюции – путь рассеяния вещества и энергии. Вот почему с достаточным основанием можно предположить, что примерно пять миллиардов лет назад с нашего светила на околосолнечные орбиты были выброшены сгустки протопланет, имеющие, несмотря на разные массы, одинаковые плотность и период обращения вокруг оси.

Планеты получили своѐ вращение от Солнца. Так закреплѐнный на краю вращающегося диска шарик, описывая окружность вместе с диском, тем самым поворачивается и вокруг своей оси. Освобождѐнный и сброшенный с диска шарик-планета продолжает вращаться и вокруг оси собственной, причѐм с одинаковым периодом вращения. Протопланеты благополучно миновали грозный «предел Роша», ведь тогда они были газовыми сгустками солнечной материи, а не твѐрдыми телами, какими мы наблюдаем планеты сейчас. Массой и орбитой они отличались друг от друга, поэтому замедляли вращение неодинаково и темпы гравитационной дифференциации оказались различными. Замедление вращения подобных гигантским гироскопам планет наклонило к плоскости орбит их оси вращения. Из-за приливных сил планеты стали удаляться от Солнца точно так же, как Луна удаляется от Земли. В этом направлении и сейчас продолжается эволюция солнечной системы. Так новые факты, добытые астрономами, физиками, геологами, химиками, возвращают к жизни гипотезы забытые, рождают гипотезы новые. Насколько они близки к истине, покажут астрономические наблюдения и предстоящие полѐты человека на ближайшие планеты. Баньковский Л.В., инженер Пермского геологоразведочного треста Иллюстрации: эмблема конгресса и зал заседаний в Праге 95

Эксперимент «Терелла» Молодая гвардия. – 1968. – 12 августа В истории научных опытов одной из первых серьѐзных моделей, оказавшихся на столе экспериментатора, была модель земного шара. Сделал еѐ английский физик Уильям Гильберт. Терелла, или, что то же самое, Маленькая Земля, представляла собой железный намагниченный шар и предназначалась для проверки гипотезы Гильберта о происхождении магнитного поля планеты. Именно с этой поры земной шар решительно и бесповоротно стали считать большим магнитом. Примерно через полтора века, прикрывая лицо рукой от света и жара, за появлением уже целого семейства литых чугунных терелл внимательно следил французский учѐный Жорж Луи Леклерк Бюффон. Изобретательного натуралиста чрезвычайно интересовал вопрос, за сколько лет на расплавленной когда-то Земле образовалась твѐрдая, пригодная для существования живых организмов кора. Расчѐты, сделанные по записям наблюдений за остывающими шарами, показали, что церковную дату сотворения мира нужно отодвинуть по крайней мере в двенадцать раз дальше. И хотя Бюффон в своих трудах не забывал утверждать, что он верный католик, он понимал, что церковь не потерпит научнообоснованного посягательства на свои основы. При всѐм этом учѐный не преминул заметить вслух, что священное писание «явно противоречит здравому смыслу и истинному положению дел в природе». Однако дальнейшие открытия показали, что и эта кажущаяся значительной по тем временам цифра возраста Земли оказалась далѐкой от развивающихся научных представлений. Может быть поэтому, понимая шаткость подобных обобщений, исследователи так долго довольствовались сравнением поверхности остывающей и сжимающейся Земли с кожурой печѐного яблока. Лишь в конце первой четверти нашего века, в разгар споров о наиболее правдоподобной гипотезе происхождения и эволюции Земли, американский геолог Бухер, развивая взгляды на пульсирующую планету, описал свои опыты с моделями земного шара. Это были расширяющиеся стеклянные и парафиновые оболочки. Оглядываясь на эти эксперименты спустя тридцать лет, Бухер несколько виновато, но зато честно написал: «В то время автор был молод и полагал, что он близок к истине». Геолога убедили в давней ошибке его же собственные последние опыты. Наконец-то по маленькому плексигласовому шару разбежались трещины, похожие по форме на главные горные системы Земли и еѐ подвижные сдвиговые зоны. Наглядный результат сжатия модели планеты стал возможным благодаря применению затвердевающего и сокращающегося внутри оболочки специального вещества – кастолита. И всѐ же опыт не получился достаточно убедительным, экспериментатор с огорчением отметил: «физической теории, с помощью которой можно было бы подсчитать количество и распределение трещин сморщивания, возникающих при данных условиях в оболочке шара, как будто ещѐ не существует». Решение сложной проблемы часто приходит оттуда, откуда его никто не ждѐт. Весной 1736 года знаменитый петербургский академик Леонард Эйлер получил письмо от данцигского бургомистра и любителя математики К. Элера с просьбой обратить внимание на распространѐнную головоломку о кѐнигсбергских мостах: можно ли непрерывно обойти все семь соединявших острова и берега мостов, побывав на каждом по разу. Решив этот «банальный» вопрос с помощью «лѐгкого правила», Эйлер проницательно заметил: «Если бы можно было привести здесь другие, более серьѐзные задачи, этот метод мог бы принести ещѐ большую пользу».

96

Спустя ровно двести лет совокупности точек и линий, в какой-то степени подобные схеме кѐнигсбергских мостов, учѐный К. Кениг предложил назвать «графами». В этом же году теория графов была применена для подсчѐта изомеров химических соединений, новая наука оказалась незаменимой при расчѐте электрических схем и транспортных сетей. Методами теории графов решаются сейчас сложнейшие задачи кибернетики и теории информации. Несколько лет назад американский исследователь Алан Уэбб впервые применил эту удивительную универсальную науку к решению задачи происхождения марсианских каналов. Ведь фотографическая карта далѐкой планеты – самый настоящий граф. Марсианские «оазисы» – это узлы графа, «каналы» – рѐбра графа. Легко подсчитать, не просто сказать больше или меньше, а именно подсчитать, что половина узлов Марса имеет четвѐртый порядок, то есть к этим узлам подходят четыре канала, на втором месте узлы третьего порядка, их почти пятая часть. Довольно много узлов пятого порядка. Уэбб путешествует по калифорнийским долинам, изучает растрескавшиеся от знойного солнца участки земли – здесь явно преобладают трѐхлучевые трещины. Может быть, поверхность Марса больше похожа на застывшую магму – и Уэбб плывѐт на вулканические острова Тихого океана изучать трещины на лаве. Здесь та же закономерность: три четверти всех узлов имеют третий порядок. «Вряд ли, – пишет Уэбб, – мы можем встретить в неживой природе, даже на микроскопическом уровне, сети намного большей сложности». Где же отыскать столько пятилучевых марсианских узлов? Уэбб становится биологом и изучает паутину разных видов. И здесь неудача. Остаются железнодорожные сети – создание человеческого разума. По соотношению узлов они ближе всего подходят к марсианским каналам. Уэбб так подводит итог своей работе: «Хотя марсианская сеть каналов оказалась явно коммуникационного типа, я не хочу утверждать как доказанное, что она требовала для своего сооружения интеллекта, равного человеческому. Прежде чем предложить такую гипотезу, нужно найти дополнительные более достоверные критерии системы, требующие для своего построения высокой разумности». Наш рассказ, кажется, ушѐл в сторону от терелл. Но мы отправлялись на Марс, чтобы вернуться к Земле. Нами испытана модель сжимающейся планеты. Хрупкая парафиновая плѐнка образовала систему разломов и крошечных горных хребтов, напоминающих марсианские каналы не только по внешнему виду. Статистическая обработка целого ряда фотоснимков показала достаточно хорошее соответствие нашего графа сети марсианских каналов. Мы считаем, что этот небольшой эксперимент стал в ряд со многими доказательствами общего сжатия всех планет солнечной системы. Думаем, что предсказание землетрясений и вулканических извержений и многие другие загадки нашей планеты – на этом же пути объяснения эволюции солнечной системы.

Марсианские каналы

97

Землетрясения на Урале Вечерняя Пермь. – 1969. – 29 мая. На нашей планете землетрясения начались по крайней мере на три миллиарда лет раньше, чем появились первые живые существа. Но и к началу нашего двадцатого столетия человек едва подошѐл к пониманию природы подземной стихии. Обобщая работы своих предшественников, немецкий естествоиспытатель М. Неймар на рубеже этого века заметил, что причина землетрясений – в силах, «находящихся внутри Земли и недоступных человеческому наблюдению». Это, как оказалось, не совсем так. Ещѐ в 1834 году лицом к лицу со «слепыми силами природы» столкнулись рабочие одной из шахт Франции. Из массива горных пород выработки было неожиданно выброшено огромное количество газа и угольной мелочи, которую потом в таких случаях стали называть «бешеной мукой». Долгое время похожие на взрывы внезапные выбросы угля и газа в шахтах объяснялись одним только существованием горного давления, то есть тяжестью лежащих над выработками горных пород. В 1895 году наш соотечественник горный инженер И. Кржижановский опубликовал статью, получившую много восхищѐнных откликов в мировой науке. Тщательные расчѐты на страницах «Горного журнала» подтверждали мысль автора о том, что «рудничная крепь удерживает только самую ничтожную часть вышележащих слоѐв породы». Через двенадцать лет новый случай на французской шахте привлѐк внимание горняков. На этот раз внезапный выброс углекислого газа и четырѐх тысяч тонн угля произошѐл при проходке не горизонтальной выработки, а вертикального шахтного ствола. Но и этим всѐ ещѐ широко распространѐнная и вездесущая гипотеза сверхсильного давления столба пород едва была поколеблена. Почти до конца прошлого века жители Прикамья самые сильные сотрясения почвы, когда даже «людей с печек сбрасывало», объясняли ничем иным, как обвалами в карстовых пещерах. Незыблемым научным авторитетом по уральским землетрясениям признавался тогда знаменитый немецкий учѐный Александр Гумбольдт. Побывав в нашем крае в 1829 году и убедившись в отсутствии вулканов, которые тогда казались единственной причиной всех земных катастроф, Гумбольдт решил, что настоящих землетрясений на Урале не бывает. Однако сорок четыре года спустя сейсмолог Казанского университета Александр Орлов, изучив азиатские землетрясения в широкой полосе от Русской равнины до берегов Охотского моря, сообщил, что в этих пределах земля «весьма часто, можно даже сказать, почти ежедневно потрясается в том или ином пункте, несмотря на отдалѐнность от ныне действующих вулканов». Русский сейсмолог уже сто лет назад убеждѐнно говорил о продолжающемся развитии земной коры и тогда же первый указал на связь землетрясений с новейшими тектоническими движениями. В первые послевоенные годы внезапные выбросы угля произошли на шахтах Кизеловского угольного бассейна, но здесь они не сопровождались выделением газов. За свой быстротечный, почти взрывной характер эти явления получили названия горных ударов. Если нанести на карту Урала место землетрясений, начиная с первых описанных в 1693 году, то большинство эпицентров окажется в пределах Кизеловского угольного бассейна, то есть в том же самом районе, где происходят горные удары. Чтобы объяснить такое, на первый взгляд удивительное совпадение, нужно хорошо представлять причину землетрясений. Изучая особенности рельефа Земли и еѐ внутреннее строение, геологи и геофизики установили, что земная кора имеет своеобразную блоковую структуру, очень напоминающую мозаику. Самые большие блоки или глыбы земной коры нередко достигают тысячи километров в поперечнике и отделены друг от друга не видимыми с поверхности, но глубиной иногда до семисот километров трещинами, которые обычно называют глубинными разломами земной коры.

98

Относительным движением блоков земной коры по большим и малым разломам объясняются многие геологические процессы, в том числе и землетрясения. Восемнадцать лет назад сейсмолог Калифорнийского технологического института Гуго Беньофф, исследуя непрерывное накопление деформации в верхней части земной коры, сделал вывод, что «все поверхностные землетрясения с интенсивностью восемь и более баллов в какой-то степени включены в единую систему тектонической деятельности...», и далее предположил: «возможно, этот механизм связан с сокращением радиуса Земли...». Беньофф не ошибся. Последние данные астрономии и наук о Земле показывают, что наша планета неуклонно сжимается. Только причина этого сжатия не в остывании планеты, как считалось раньше, а в вековом замедлении вращения из-за приливного трения. Но вернѐмся к пермским землетрясениям и горным ударам. Геологическая история Урала рассказывает о том, что каменный его пояс образовался в результате надвига блоков Западно-Сибирской равнины на Восточно-Европейскую платформу. Этот процесс продолжается в наше время и проявляет себя в неотектонических движениях, а значит, как впервые предположил Орлов, и в землетрясениях. Сосредоточение землетрясений в Кизеловском угольном бассейне убеждает в том, что главное усилие от давления восточного блока приходится на Средний Урал. Возникающие при сжатии планеты тектонические напряжения в горных породах накапливаются до тех пор, пока не превзойдут прочность пород или силы трения соседних блоков на разломах. Углубляя горные выработки и нарушая тем самым упругое подвижное равновесие сжатых горным давлением и тектоническими силами массивов пород и платов угля, человек время от времени вызывает небольшие искусственные землетрясения, которые называются горными ударами. В наше время горная наука определила многие условия безопасной разработки удароопасных пластов. Принцип решения проблемы заключается в разгрузке угольных пластов и перераспределении напряжений на те массивы, в которых в данное время не проводятся горные работы. Разработка способов защиты от горных ударов уже много лет проводится параллельно с поиском целесообразного применения упругих напряжений земной коры. Использовать тектоническую энергию планеты для эффективной разработки полезных ископаемых – такова ближайшая задача горной науки. (В соавторстве с В. Баньковским)

Колыбели горных хребтов На смену (г. Свердловск). – 1969. – 7 августа Расширяются деловые связи совета молодых учѐных при Свердловском обкоме комсомола с советами других областей и республик страны. Недавно гостями свердловчан были молодые учѐные из Перми. Состоялся интересный разговор по вопросам работы с творческой молодѐжью. Участники встречи поделились опытом, планами работы. Пермский совет молодых учѐных занимается популяризацией науки, пропагандой достижений советских учѐных. Одним из пропагандистов научного знания является председатель совета Лев Баньковский. Для наших читателей он подготовил статью. Еѐ тема – открытия одной из ста двадцати наук о Земле – геотектоники.

4456 слов о Земле В самой середине прошлого века в «Учебнике геогнозии» впервые появилось слово «геотектоника». Три четверти века спустя в геологических институтах геотектоника – наука о строении и развитии нашей планеты – стала преподаваться как важнейшая часть геологии. Если говорить о темпах развития этой только одной из ста двадцати наук о Земле, то геотектоника в наши дни не уступает ни математике, ни физике, ни химии. А чтобы стать 99

специалистом в этой области знания, по недавним подсчѐтам исследователей из Новосибирска, необходимо освоить 4456 геотектонических терминов. Существование множества специальных слов объясняется не только большим разнообразием методов исследования геотектоники. Сложная терминология этой науки отражает в первую очередь историю научных представлений о нашей планете. Знакомясь с геотектоникой, мы прежде всего узнаѐм, что земная кора состоит из наиболее быстро развивающихся областей – геосинклиналей и сравнительно спокойных участков – платформ. В наши дни при слове геосинклинали геологи вспоминают землетрясения в Мексике, Чили и Японии, «огненное кольцо» вулканов на побережье Тихого океана, разрушительные волны цунами на Гавайских и других островах. В своѐ время геосинклинальными областями были наш Урал, Аппалачи, Кавказ и многие другие горные системы Земли. Что же такое геосинклиналь? Учение о геосинклиналях зародилось ровно сто десять лет тому назад. Американский палеонтолог Джеймс Холл впервые обратил внимание на то, что на равнине Североамериканского континента слои осадочных пород во много раз тоньше тех смятых в огромные складки толщ осадков, которые образуют Аппалачские горы. Так в геологию вошѐл удивительный факт, и несколько позже оказалось, что объяснение ему найти чрезвычайно важно. Геолог Эмиль Ог обнаружил в геосинклинальных областях загадочное явление: поднятие гор и увеличение глубины прогибов происходят одновременно. Почему? Даже сами основатели учения о геосинклиналях, как потом и их многочисленные последователи, расходились во мнениях по поводу причин появления таких странных тектонических структур. Гипотезам и спорам на этот счѐт, казалось, не будет конца. И всѐ-таки сейчас существует достаточно обоснованная точка зрения. Изучая особенности рельефа Земли и еѐ внутреннее строение, геологи и геофизики установили, что земная кора имеет своеобразную блоковую структуру, очень напоминающую мозаику. Самые большие блоки или глыбы земной коры нередко достигают тысячи километров в поперечнике и отделены друг от друга невидимыми с поверхности, но глубиной иногда до семисот километров трещинами, которые обычно называют глубинными разломами земной коры. Как оказалось, именно около этих разломов существовали и нередко существуют сейчас геосинклинали. Родословная Каменного Пояса Вытянувшийся от Карского моря до степей Казахстана Предуральский прогиб – это огромная заполненная многокилометровыми толщами осадков узкая впадина. Почти прямая цепь гор на восточном борту прогиба, огромные вулканические массивы – всѐ это указывает на то, что наш Урал в середине палеозойской эры был типичной геосинклиналью. Как-то один из исследователей Земли заметил, что историю очень давних и довольно запутанных событий мы составляем по немногим оставшимся разобщѐнным и часто непронумерованным страничкам. Это сравнение напоминает работу геологов, когда странички истории Урала – осадочные отложения – перевѐрнуты, смяты или вообще попали совсем в другую главу. Очень трудно понять странички восточного склона Урала, настолько они повреждены вулканическими извержениями и скрытыми излияниями лавы. О динамике и направленности развития Урала впервые писали академик А. Карпинский, геологи А. Заварицкий, Г. Фредерикс, А. Пейве, Н. Шатский. Новые представления способствовали обнаружению на склонах центрального хребта Урала – Урал-Тау – глубинных разломов земной коры. Несмотря на неполноту полевых исследований, сравнительно редкую сеть глубоких скважин, уже сейчас можно предположить, что Урал образовался при надвиге блока Западно-Сибирской платформы на Русскую равнину. Развитие горной страны началось, повидимому, в начале палеозойской эры. В это время большая несимметричная складка земной 100

коры была разорвана большим глубинным разломом, наклонно уходящим под Сибирскую платформу. При движении по этому Главному уральскому разлому восточный блок, надвигаясь на западную равнину, приподнимался над еѐ краем. Так появился центральный хребет Урал-Тау. Край надвигавшегося блока надломился далеко к востоку от главного разлома, и на сибирском склоне Урала произошли лавовые излияния, иногда называемые «базальтовым потопом». Край западного блока постепенно прогибался под тяжестью надвига, образуя на поверхности широкую с пологими склонами впадину – передовой Предуральский прогиб, который так же медленно заполнялся продуктами разрушения главного хребта. Планета сжимается Восемнадцать лет назад сейсмолог Калифорнийского технологического института Гуго Беньофф, исследуя непрерывное накопление деформаций в верхней части земной коры, сделал вывод, что «все поверхностные землетрясения с интенсивностью восемь и более в какой-то степени включены в единую систему тектонической деятельности…». Далее он предположил: «Возможно, этот механизм связан с сокращением радиуса Земли…» По-видимому, Беньофф не ошибся. Последние данные астрономии и наук о Земле показывают, что наша планета неуклонно сжимается. Только причина этого сжатия не в остывании планеты, как считалось раньше, а в вековом замедлении вращения из-за приливного трения. Сжатие Земли приводит мозаику планетарных блоков в сложное движение. Геологические и геофизические исследования последних лет позволяют предположить существование двух видов относительного движения соседних блоков. Если глубинный разлом вертикальный, то происходит сдвиг блоков по этому разлому. По смещению «зебровых» магнитных аномалий на дне Тихого океана палеомагнитологи открыли невиданный сдвиг блоков океанского дна в полторы тысячи километров. Другим видом взаимного движения блоков являются планетарные надвиги одного блока на другой по наклонным глубинным разломам. Впервые такие надвиги обнаружены сейсмологами на Курильских островах и в Японии. Открытие на склонах центрального хребта Урал-Тау глубинных разломов земной коры указывает на возможность надвигового происхождения и развития Урала. И не только Урала. Такая же история и у Аппалачей, Апеннин, Альп и других геосинклинальных областей. Но если понятие «геосинклинальная область» равнозначно стыку взаимодействующих блоков, то, может быть, слово геосинклиналь со временем выйдет из употребления? Но, наверное, этого не случится. Понятие, служившее развитию геотектоники около века, обретѐт новый смысл и надолго ещѐ останется для обозначения регионального надвига. Л. Баньковский. Пермь

Откуда вы, Уральские горы? Молодая гвардия. – 1969. – 17 августа К востоку от города Чусового река Чусовая течѐт среди высоких лесистых берегов. Коегде из речных откосов выступают выветренные скалы, спускаются к воде каменные осыпи. Это внешне ничем не примечательное место очень хорошо известно всем уральским геологам. Тем, кто владеет языком древней жизни планеты, окаменевшие остатки морских животных и растений рассказывают о том, что историческая последовательность образования верхних слоѐв Земли здесь нарушена. Отложения каменноугольного периода лежат над более молодыми пермскими породами. Мы бы, конечно, очень удивились, увидев этаж с витринами магазинов и подъездами под крышей многоэтажного дома. Впервые открытая в 1830 году «путаница» последовательных слоѐв Земли привела в замешательство академиков одного государства. Была даже организована специальная комиссия для проверки наблюдений уверенного в своей правоте открывателя.

101

В 1827 году, изучая разрезы на берегах Чусовой, геолог Г. Фредерикс высказал предположение об «этажности» Урала и существовании настоящих уральских покровных структур. Мысли Фредерикса оказали большое влияние на многих геологов, была даже издана новая геологическая карта, показывающая надвиговую структуру Урала. И всѐ-таки в работах исследователей тех лет, далеко опережающих своѐ время, предположений было гораздо больше, чем строгих доказательств. Это понимали сами первопроходцы. Поддержавший идеи Фредерикса академик А. Архангельский в 1932 году с сожалением отмечал, что тектоника Урала «изучена ещѐ чрезвычайно плохо, и о ряде важнейших вопросов поэтому приходится говорить лишь предположительно или даже только ставить их». Зная о том, что сделано в геологии Урала за последние тридцать лет, можно представить себе смелость и драматизм идей уральских геологов конца двадцатых – начала тридцатых годов. Ведь до того как в 1940 году в Приуралье была пробурена первая глубокая скважина, о геологическом строении и тектонике Урала можно было судить, в основном, по результатам изучения обнажений, кернов мелких скважин и по наблюдениям в шахтах и рудниках. После войны, наряду с бурением глубоких опорных скважин, в практике уральских геологоразведочных и геологопоисковых работ начали широко применяться геофизические методы и, особенно, сейсмические исследования. И всѐ же подробная история Уральских гор ещѐ не написана. Можно только в общих чертах предположить, как это было. Около миллиарда лет назад будущая граница Европы и Азии была смята в длинные, протягивающиеся вдоль меридиана складки. На пустынной суше пологий горб Урала ничем не напоминал современный хребет и, наверное, почти не отличался от многих других соседних безымянных складок Земли. Когда же под постоянным действием планетарных тектонических сил сжатия здесь земная кора потеряла пластичность и стала несжимаемой, западный склон Уральского хребта был рассечѐн косой сколовой поверхностью разлома. В это время, разделѐнные падающим на восток глубинным разломом, начали своѐ независимое существование две огромные устойчивые глыбы, или блоки земной коры, – Сибирская и Русская платформы. И под действием всѐ тех же тектонических сил сибирский блок медленно и неумолимо пополз по поверхности разлома на запад, всѐ выше приподнимаясь над краем Русской равнины. Этот уступ, называющийся сейчас хребтом Урал-Тау, и был началом настоящего и вполне самостоятельного Урала. Характерную направленность развития Урала впервые описал ещѐ в конце прошлого века русский академик А. Карпинский. Он обратил внимание на отклонения Уральского хребта от меридионального направления, на резкое отличие геологического строения 102

обоих склонов хребта. Карпинский заметил, что препятствием в широтном развитии Урала могут быть своеобразные упоры – «малые подземные горсты». Другим убедительным динамическим признаком направленного развития Урала является Предуральский прогиб – узкая впадина вдоль всего западного склона хребта. Прогиб образовался оттого, что край Русской платформы постепенно прогибался под тяжестью наползающего восточного блока. В течение нескольких геологических периодов над этой предгорной впадиной шумело море и на дне его откладывались слои осадков, иногда до нескольких километров толщиной. В конце каменноугольного периода море ушло от западных склонов хребта, а в начале следующего, пермского периода начался второй очень заметный этап развития Урала. При дальнейшем надвиге центрального хребта верхние слои морских отложений, заполнявших Предуральский прогиб, были смяты в огромные складки, раздроблены разломами и сдвинуты на запад. Пологий надвиг на реке Чусовой – только один из уральской краевой системы надвигов, важность изучения которой впервые подчеркнул Г. Фредерикс. Изучение больших и малых надвигов Урала, которое ведѐтся сейчас многими геологами, обещает, прежде всего, открытие новых месторождений полезных ископаемых. Вполне возможно, что скважины, пробуренные даже в самом центре Уральского хребта, дадут нефть и природный газ.

103

104

105

106

107

108

109

110

111

[Геология берегов Чусовой] [Рукопись] Лист 1 При рассмотрении рисунка видно, что на левом берегу реки Чусовой выходы артинской песчано-сланцевой толщи прерываются один раз и на правом берегу два раза. В этих местах к р. Чусовой спускаются более древние отложения. Эти перерывы на левом, а также на правом берегу, сразу за устьем р. Архиповки можно легко объяснить изгибами и погружением плоскости надвига, т.к. строение надвинутой толщи остаѐтся неизменным. Гораздо более сложная картина наблюдается на правом берегу р. Чусовой в 500-1000 м выше устья р. Архиповки (между 14 и 15). В этом месте, возможно, располагаются корни одной из чешуй надвига. Несмотря на все рассмотренные выше усложнения, отчѐтливо вырисовывается общая картина тектонического строения этого участка. На терригенных отложениях Ра, имеющих местами опрокинутое залегание, по волнистой, но в общем горизонтальной плоскости налегают С3 - известняки, а на последние – визейские. Между С3 и С12 местами сохранились С2 - отложения. Река Чусовая течѐт почти параллельно основным простираниям района, поэтому естественно может возникнуть вопрос, не имеем ли мы дело с несколькими разорванными и опрокинутыми складками, вдоль которых проходят берега р. Чусовой? Этому предположению противоречит то обстоятельство, что песчано-сланцевые отложения прослеживаются и вверх по логам, впадающим в р. Чусовую. Лист 2 Так например, в логу, впадающем справа (6) песчано-сланцевые отложения непрерывно прослеживаются на 500 м вверх по логу, причѐм кровля их спускается лишь на 50-60 м. То же самое видно в первом логу, впадающем слева в р. Чусовую ниже устья р. Малая Вашкура (возле 7), вдоль которого артинские отложения протягиваются на 200-300 м. Кроме того, в надвинутом комплексе обычно отсутствует нормальная последовательность слоѐв, которая бывает в складках, и на большом пространстве выпадают целые свиты. Выпадение почти всего среднего карбона на левом берегу р. Чусовой можно объяснить только срезанием его второй чешуѐй надвига, образованию которой, по-видимому, способствовало наличие глинисто-карбонатной мартьяновской свиты. Это обстоятельство, а также наличие нескольких разрывов на правом берегу в 500-1000 м выше устья р. Архиповки говорит о том, что в рассматриваемом районе существуют две или более чешуй, надвинутых друг на друга. Эти пологие надвиговые чешуи образовались из крупной опрокинутой антиклинальной складки, которая отчѐтливо видна к югу от описываемого района. Расстояние, на котором происходило перемещение надвинутых пород, не более 3-4 км. Это доказывается изучением фациальных особенностей С3-отложений. В районе г. Чусового распространены только слоистые известняки с небольЛист 3 шими линзами гидрактиноидных рифогенных известняков. В 5-6 км по направлению вкрест простирания пород, в устье рек Большая Исаковка и Малая Исаковка, развиты уже иные, более восточные фации С3. Здесь находятся мощные рифовые массивы, окружѐнные С3 песчано-сланцевой толщей. Эти фации располагались восточнее места зарождения надвигов и ими не захватывались. Изучение правого склона долины р. Чусовой против восточного конца г. Чусового позволяет грубо определить возраст надвигов. Сразу за городом находится большой карьер, в котором разрабатывается гипс. Почти всеми геологами он считается нижнекунгурским. Г.А. Дуткевич (Труды геологоразведочного института, серия А, вып. 30, 1932), основываясь на находках в подстилающих и покрывающих его песчано-сланцевых отложениях мелких гониатитов, считает возраст гипсов верхнеартинским. Он нашѐл мелкие Paragastrioceras sp., которые встречаются в кунгурских отложениях, а также Medlicottia и Daraelites sp., там неизвестные.

112

Гипсометрически выше карьера и в 200 м восточнее имеются выходы окремнѐнных известняков, содержащих фузулиниды, характерные для тастубского горизонта. Известняки, несомненно, надвинуты на песчано-сланцевую толщу, содержащую гипс. Следовательно, надвиги являются более молодыми, чем гипсы, и скорее являются послекунгурскими. Лист 4 [Схему см. на иллюстрации] _____________

Сместитель нарушения в целом очень полого погружается на восток. Местами наблюдаются также западные наклоны тектонического контакта, что свидетельствует о полого волнистом складчатом его строении. Тектонический контакт местами деформирован в виде небольших, но резких складок скалывания, в которых принимают согласное участие слоистость в О-отложениях и сланцевый кливаж, развитый в позднепротерозойских породах. Формационный анализ показывает, что О- и S-отложения в этом районе находятся не на месте своего залегания. Эти явно эволюционно геосинклинальные образования выдвинуты слишком далеко на запад, в типичный [...] геосинклинальный пояс Урала. Не менее значителен Чусовской шарьяж. Тектонические покровы С 1- и С2-отложений на нижнепермских породах в окрестностях г. Чусового Лист 5 рассматривались как пологие надвиги послекунгурского времени (Наливкин, 1950). По характеру изгибов в плане тектонических контактов видимые амплитуды широтных перемещений не более 4-5 км. Это подтверждается и данными бурения севернее, в районе Кизела, где под С1-отложениями были вскрыты пермские отложения. Эту тектоническую зону следует соединять с Михайловским шарьяжем, расположенным несколько западнее Нижнесергинского. Взаимосвязанность указанных структур вытекает из большого сходства их на всѐм протяжении. Они образуют естественную границу, отчѐтливо разделяющую Предуральский передовой прогиб и западноуральскую зону складчатости. Вдоль этой границы заметно проявляется отличие планов складчатых нарушений и особенностей разрывных структур, свойственных указанным зонам. Западнее посѐлка Михайловского – многочисленные субгоризонтальные надвиговые поверхности, по которым С2-известняки расчленены на серию тектонических пластин. При этом в каждой пластине можно различить свойственный ей план и рисунок складчатых нарушений. На этом участке распространены характерные для фронтальных частей покровов опрокинутые и перевѐрнутые на запад изоклинальные и более сложные по форме складки, относящиеся к типу складок волочения. В районе пос. Михайловский, как и около г. Чусового, С2-породы надвинуты на Р1-образования. У всех вид пологих чешуй. Небольшая глубина складок ограничена мощностью покровов. Складки покровного типа – неглубокие. Ограничивающие их снизу плоскости сместителей обычно не имеют выходов на земную поверхность, т.к., выполаживаясь к западу, они приобретают положение, приспособленное к субгоризонтальной структуре слоѐв краевого прогиба. Лист 6 Амплитуда смещения по самым западным шарьяжам (западнее Чусового) полностью гасится в виде изгибов верхних толщ пород при смещении их, как тектонических пластин, вдоль поверхностей слоистости. Скрытые шарьяжи. _________

Чусовской надвиг начинается в южной части Кизеловского района. У р. Чусовой надвиг состоит из нескольких чешуй, поверхности которых почти горизонтальные и весьма неровные, волнистые. По надвигу на терригенной толще артинского возраста залегают вначале сакмарские, а затем визейские отложения. Сложнопостроенная карбоновая часть Чусовского района соответствует КыновскоЧусовскому палеоподнятию (О.А. Щербаков, 1962).

113

В артинской терригенной толще нередко встречаются гальки карбонатных пород с морской фауной всех трѐх отделов карбона. На юге Чусовского района при проведении палеогеографических исследований в 1959-1964 гг. в артинских отложениях были обнаружены гальки и даже валуны известняка со Striatifera striata Fisch. По-видимому, в артинский век территория Урала к востоку от Чусовского района была настолько приподнята, что размыву подвергались С1-отложения. __________________

Обнажения по р. Чусовой около с. Романовой, где усматривалось налегание D3 на визейские известняки с Productus (Gigantella) giganteus Mart., причѐм граница между ними расположена в виде слабо волнистой линии, близкой к горизонтальной. Отсюда началась покровная гипотеза. Структура района в основном складчатая, сопровождающаяся многочисленными надвигами, часто очень крутыми. У с. Романовой в обнажении выходят тѐмные и более светлые турнейские известняки, вполне согласно залегающие и смятые в складки, причѐм вследствие неодноцветности известняков эти складки очень ясно различимы. Отчѐтливо видны две согласно залегающие пачки известняков, сложенных в складки.

К вопросу об эволюции литосферы (Тезисы доклада. Рукопись 30.01.1974) В последние годы в планетологии сделаны важные открытия, позволяющие установить основные закономерности эволюции Земли и определить их влияние на литосферу. На основании наблюдений за периодичностью солнечных затмений, измерений продолжительности суток с помощью атомных часов, изучения слоистости оболочек древних строматолитов, кораллов и моллюсков определѐн средний темп векового замедления вращения Земли Р = 0,0013-0,0015 сек за сто лет. Сотрудниками Всесоюзного нефтяного научно-исследовательского геологоразведочного института Л.С. Смирновым и В.Н. Любиной установлено, что углы естественного откоса песчаных гряд в древних пустынях, на дне рек и морей значительно превышают нынешние. Анализ наблюдаемого изменения условий осадконакопления показывает, что закономерное уменьшение величины угла свободно осыпающегося переднего откоса песчаных гряд определяется вековым ростом ускорения силы тяжести на поверхности Земли. Оценка изменения плотности Земли в зависимости от периода еѐ вращения, проведѐнная с помощью теории равновесия вращающихся небесных тел, подтверждает взаимосвязь темпа торможения планеты со скоростью еѐ уплотнения, проявляющегося в наблюдаемом темпе роста ускорения свободного падения на земной поверхности. Связанное с увеличением продолжительности суток вековое уменьшение центробежных сил приводит к нарушению равновесия между гравитационными и центробежными силами. Таким образом, можно полагать, что общий характер напряжѐнного состояния литосферы определяется общепланетным вековым сжатием. Значительные величины зарегистрированных в литосфере тангенциальных напряжений также свидетельствуют о длительном, унаследованном характере процесса сжатия Земли. Преобладающие при вековом замедлении вращения Земли силы тяготения вызывают уплотнение планеты и дробление литосферы на глыбы разной формы и размеров. Литосфера представляет собой мозаику взаимодействующих глыб, отделѐнных друг от друга вертикальными и наклонными глубинными разломами. По вертикальным разломам происходят горизонтальные сдвиги или вертикальное смещение глыб. Глыбы, разделѐнные наклонными глубинными разломами, перекрывают друг друга, образуя региональные надвиги, или геосинклинали. Вследствие наличия наклонных разломов, сокращающаяся литосфера расчленилась на глыбы с длительным устойчивым поднятием (срединные массивы) и соседние с ними длительно опускающиеся и перекрываемые толщами осадков глыбы-платформы.

114

Характер движения глыб сжимающейся земной коры в настоящее время достаточно подробно может быть восстановлен на основании палеомагнитных данных. Исследования, проведѐнные в течение последних десятилетий, показывают, что для каждого материка может быть найдено усреднѐнное положение магнитного и географического полюсов на любом отрезке фанерозоя. Определѐнные таким образом положения древних магнитных полюсов, нанесѐнные на современные карты, представляют собой изогнутые линии, сходящиеся к нынешнему полюсу. Вследствие векового уменьшения радиуса Земли, угол между современными магнитными меридианами, исходящими из двух одних и тех же точек стабильного участка земной коры, больше, чем в минувшие эпохи. Поэтому при проецировании древних меридианов на современную земную поверхность древний полюс оказывается в стороне от нынешнего на расстоянии, превышающем расстояние от места измерения до современного полюса. Палеомагнитные данные фиксируют не только сам процесс сжатия Земли, но и характер относительных смещений глыб литосферы за еѐ геологическую историю. Судя по темпу приближения древних магнитных полюсов к современному положению, можно сделать вывод, что палеомагнитные измерения не противоречат графику векового сжатия Земли, построенному на основании анализа наблюдаемых вековых процессов замедления вращения Земли и роста ускорения силы тяжести. Чувствительными индикаторами всех видов тектонических движений глыб литосферы являются также процессы седиментогенеза, магматизма, морфогенеза и другие. Основные выводы работы сводятся к следующему: 1. Астрономические наблюдения и данные наук о Земле свидетельствуют о существовании векового отрицательного ускорения вращения нашей планеты.

2. Расчѐты по теории равновесия вращающихся небесных тел показывают, что изменение скорости вращения планеты из-за приливного трения является причиной векового сжатия Земли.

3. Геологические и геофизические данные подтверждают существование общей направленности развития Земли и масштабы наблюдаемых тектонических движений глыб сокращающейся литосферы в соответствии с теоретическими планетологическими исследованиями. Л.В. Баньковский, В.И. Баньковский

Некоторые особенности тектонического развития Восточно-Европейской платформы (Тезисы доклада. Рукопись 30.01.1974 для совещания «Механика литосферы») Анализ взаимного положения и особенностей строения байкальских платформенных структур показывает, что их формирование определялось надвиговым движением к центру платформы окружающих еѐ срединных массивов – Норвежско-Лофотенского, ЗападноСибирского, Иранского и Малоазиатского. По фронту этих надвигов кристаллический фундамент краѐв платформы был рассечѐн субгоризонтальными сколовыми поверхностями разломов, выделивших региональные палеоплиты. В процессе развития Грампианской геосинклинали образовалась Балтийская палеоплита. В зоне действия Уральской геосинклинали сформировались Тиманская и ВолгоУральская палеоплиты. Со стороны Средиземноморской геосинклинали возникла КурскоВоронежская палеоплита. Под давлением и тяжестью региональных надвигов кристаллический фундамент платформы прогибался и обламывался. Так во фронтальных частях надвигов палеоплит формировались краевые прогибы. К началу палеозоя между сдвинувшимися в центре Восточно-Европейской платформы палеоплитами отложения краевых прогибов были полностью смяты в складки и вместе с консолидированными породами палеоплит образовали сплошной кристаллический фундамент платформы. В течение каледонского и герцинского этапов на востоке платформы произошло тектоническое обособление Верхнекамско-Татарской и Камско-Башкирской плит, чешуйчато 115

перекрывающих Волго-Уральскую палеоплиту. По фронту этих плит формировались соответственно Кажимско-Казанско-Абдуллинский и Камско-Уфимский краевые прогибы. По переднему краю Азово-Подольской плиты образовался Припятско-Днепровско-Донецкий прогиб. В герцинском этапе тектонические напряжения, накапливавшиеся в палеоплитах по мере развития надвигов срединных массивов, привели к дроблению палеоплит на продолговатые, ориентированные поперѐк региональных надвигов плитноблоки. Этим объясняется расчленение краевых прогибов по фронту плит на отдельные звенья. В конце каледонского, начале герцинского этапа, вследствие консолидации внутриплатформенного Балтийско-Волго-Уральского срединного массива, началась существенная перестройка структурного плана Восточно-Европейской платформы. В пределах новообразованного массива сохранилась дифференциальная подвижность плитноблоков Балтийской палеоплиты, что проявилось в первую очередь в нарушении меридионального простирания главных структур Уральской геосинклинали и активизации еѐ эвгеосинклинальной зоны. Встречное движение Балтийско-Волго-Уральского и ЗападноСибирского срединных массивов привело к большим тектоническим деформациям земной коры в области Уральской эвгеосинклинали. В течение герцинского и альпийского этапов влияние Балтийско-Волго-Уральского срединного массива проявилось и в Кавказском звене Средиземноморской геосинклинали. Здесь последовательно формировались Передовой, Закавказский и Малокавказский вулканогенно-осадочные прогибы. В течение мезо-кайнозоя (особенно в палеогене) давление Карельского плитноблока Балтийско-Волго-Уральского срединного массива, передаваясь на северо-западную окраину стыка Курско-Воронежской и Волго-Уральской палеоплит сдвинуло по направлению своего движения Тульско-Борисоглебскую и Токмовскую части этих палеоплит. На юго-восточном краю Тульско-Борисоглебского массива образовался Доно-Медведицкий вал. На югозападном краю Токмовского свода одновременно с Доно-Медведицким валом в поздней юре, раннем и среднем мелу формировался Ульяновско-Актарский прогиб. С активизацией отдельных частей Беломорского плитноблока связано формирование в мезозое Сухонского и Вятского валов и прилегающих к ним синхронно прогибающихся синеклиз (соответственно Галичско-Котласской и Глазовской). Тектонические процессы, контролирующие мезо-кайнозойскую эволюцию геологических структур Восточно-Европейской платформы, продолжаются и в четвертичном периоде в виде неотектонических движений и землетрясений. Так, в области Среднего Урала, куда приходится наиболее значительная часть давления ЗападноСибирского срединного массива и Кольского плитноблока Балтийской палеоплиты, за последние двести лет известно около сорока довольно сильных землетрясений. Территория Кизеловского угольного бассейна в настоящее время отнесена к зоне 4-5-балльной сейсмической активности. С продолжающимся формированием внутриплатформенного Балтийско-Волго-Уральского срединного массива связано также образование ряда новейших тектонических структур субширотного и северо-восточного простирания, в частности, по южному побережью Балтийского моря, вдоль соответствующим образом направленных участков русел рек Оки и Волги (у городов Горького, Ульяновска, Саратова) и т.д. Новейшие тектонические процессы на Восточно-Европейской платформе, проявляющиеся в повышении или снижении уровней морей и озѐр, изменении русел рек, уровней грунтовых вод и т.п., носят в основном унаследованный характер. Л.В. Баньковский, В.И. Баньковский Многоуважаемые товарищи Л.В. и В.И. Баньковские! Оргкомитет совещания «Механика литосферы» возвращает Ваши тезисы ввиду того, что доклады на эти темы уже имеются в портфеле Оргкомитета. Председатель оргкомитета Доктор геол.-мин. наук А.Н. Казаков 19.II.74 116

Землетрясения на Урале Отчий край: Краевед. сб.: 1975. – Пермь: Кн. изд-во, 1975. – С.203-214. Первый сейсмолог Урала и России В начале 1862 года до Перми докатилось известие о сильнейшем землетрясении на далѐком Байкале. В результате подземных толчков под воду опустилось 190 квадратных километров Цаганской степи. Новый байкальский залив назвали Провалом. В провинциальной, купеческой Перми о сибирском землетрясении, как и о многих других подобных новостях, говорили недолго. И только Александра Петровича Орлова – двадцатидвухлетнего преподавателя математики Пермской гимназии – глубоко поразило и по-настоящему заинтересовало это труднообъяснимое явление природы. С тех пор беспокойная и многотрудная школьная жизнь уже не могла отвлечь учителя от раздумий о природе землетрясений. Он собрал множество книг и газетных сообщений о землетрясениях в Италии, Японии, Греции и других странах и убедился, насколько далеки от решения загадки подземной стихии. Только через четверть века войдѐт в обиход учѐных название новой науки о землетрясениях – сейсмологии. А что же было известно о подземных толчках в далѐком 1862 году? Несколько работ известного немецкого путешественника и учѐного Александра Гумбольдта, обзоры землетрясений Перрея, двухтомный труд Маллета, сравнительно небольшие, но важные работы Аббади, Шмидта, Пальмиери и множество статей и брошюр, в которых первые попытки научного описания процесса землетрясения нередко соединялись с безудержной фантазией. Даже признанные светила зарождающейся сейсмологии были далеко не всегда правы. Например, Перрей считал причиной землетрясений приливы и отливы в огненно-жидком ядре Земли. Маллет и Гумбольдт придерживались ещѐ аристотелевских представлений о вулканической природе всех земных катастроф. Орлов тщательно изучал все доступные ему описания землетрясений. Но вдали от сейсмически активных областей планеты начинающему учѐному трудно было искать пути к объяснению тайн подземной стихии. Ведь, как писал Гумбольдт об Азиатском материке, «Алтай есть крайний предел круга потрясений. Далее к западу, на равнинах Сибирских, между Алтаем и Уралом, как и на всей длинной цепи Уральской, не было до сих пор примечено колебания». И несказанно рад был Орлов, когда убедился, что Гумбольдт простонапросто заблуждается. В «Хронике землетрясений» Ван-Хоффа и в работе Перрея «О землетрясениях на севере Европы и Азии» Орлов обнаружил сведения о землетрясении на Нижнетагильском заводе 29 ноября 1832 года. В «Материалах для географии и статистики России» нашлось сообщение о трѐх подземных ударах в 1813 году на Верхнетурском заводе. А в «Хозяйственном описании Пермской губернии», изданном в Перми в самом начале прошлого столетия, Орлов отыскал сведения об очень сильном землетрясении 12 мая 1798 года на всѐм Среднем Урале. Кроме особенно сильных подземных толчков в Перми, «чувствуемо было землетрясение в Кунгуре и в некоторых селениях и заводах Пермского, Кунгурского, Осинского, Екатеринбургского и Верхнетурского уезда, как это видно было из полученных оттуда в Пермском губернском правлении донесений». Радость находок омрачала лишь крайняя скудость точных данных, добытых непосредственным наблюдением. И когда 14 мая 1867 года Добрянский завод на Каме неожиданно всколыхнуло подземными толчками, Орлов немедленно взял отпуск и выехал для специальных исследований в район землетрясения. Многих свидетелей в различных деревнях расспрашивал сам Орлов, большую работу провели и его добровольные помощники. Всего было опрошено более ста очевидцев землетрясения в пятидесяти деревнях. В результате на большом пергаментном листе – «Выкопировке с плана Добрянской дачи» - появился подробный план района землетрясения и очерченная красным карандашом зона наиболее сильного сотрясения. Так появилась первая в России схема распространения землетрясений. А Орлов продолжал собирать материал о подземных толчках, выбирал и анализировал отрывочные сведения о направлениях главных сотрясений, составлял формулы для 117

определения неизвестных тогда скоростей распространения сейсмических волн в горных породах, вычислял глубины очагов землетрясений, проектировал новые приборы. Перед отъездом в Иркутск в конце 1868 года Орлов уже закончил расчѐты изобретѐнного им сейсмометрографа и изложил свои предложения об организации точных наблюдений над землетрясениями. Обо всѐм этом новый инспектор Иркутской гимназии Александр Петрович Орлов доложил весной следующего года на заседании Сибирского отдела Русского географического общества. Специальная комиссия совета общества в Петербурге, удостаивая эту работу малой золотой медали, записала в отзыве, что уральские исследования Орлова впервые проведены в «одной из местностей, в высшей степени интересных для теории землетрясений», и что эти исследования «побуждают перейти от неточных поверхностных наблюдений к наблюдениям точным, сделанным с помощью приборов». И, наконец, работы Орлова «указывают будущим исследователям путь для обработки данных, собранных наблюдениями». В 1872 году, по распоряжению Министерства народного просвещения, Орлов возвращается на Урал и, наряду с педагогической работой, продолжает изучать землетрясения, пишет статью «О землетрясениях в Приуральских странах». Предупреждая естествоиспытателей об особых трудностях сейсмологии, Орлов замечает: «Всякие заключения, касающиеся отрицания тех или иных фактов в динамических явлениях природы, должны быть делаемы с особенной осторожностью, ибо в такой мало разъяснѐнной области, какова область сейсмических явлений, для полного безапелляционного доказательства отсутствия потрясений почвы в той или другой местности требуется слишком длинный период времени, или какие-либо другие побочные, но веские данные… Факты, собранные в одно целое, явно доказывают, что условия, благоприятствующие происхождению землетрясений, существуют не только в Уральских горах, но и во всей средней полосе Пермской губернии». В конце июля 1873 года Орлов получил из Екатеринбурга от Уральского общества любителей естествознания (УОЛЕ) письмо, извещавшее об избрании его действительным членом этого общества. Орлов ответил благодарностью и согласием, закончив, как и все свои письма, просьбой сообщать ему о землетрясениях на Урале. Два года спустя в «Записках УОЛЕ» была напечатана его «Краткая инструкция для наблюдения и собирания фактов о колебаниях земной коры в Приуральских странах». Впервые в России, за 30 лет до организации на Урале первой екатеринбургской станции, Орлов предложил систематически изучать землетрясения. Его рекомендации сохранили своѐ значение и для нынешних исследователей. «При описании каждого факта сотрясения почвы желательно было бы иметь сведения по следующим рубрикам: место наблюдаемого сотрясения и обширность простирания последнего; время наблюдения (год, месяц, число, час, минута и секунда); направление волны сотрясения; побочные явления, как, например, подземный шум, нередко слышимый в подобных случаях, направление этого шума и его свойства, трещины и расселины в земле и зданиях, направление этих трещин и расселин; общее состояние погоды предшествующей и последующей; …если сотрясение произошло вблизи озера или реки, то каково было движение вод озера или реки при общем сотрясении и не произошло ли при этом какоголибо изменения в относительном положении уровней воды и суши. При собирании таких фактов за прошлые времена мне кажется следовало бы обратить внимание на различные местные архивы, в которых должны сохраниться какие-либо сведения о потрясениях почвы; особенно желательно было бы в этом отношении пересмотреть заводские архивы и войти в сношения с лицами, долго живущими в известных местностях и более или менее интересующимися теми или другими местными происшествиями». В пермские, екатеринбургские и другие библиотеки Урала почти до самого конца прошлого века приходили новые книги Орлова – заслуженного педагога и талантливого учѐного-сейсмолога. Четырнадцать работ по сейсмологии оставил Орлов. Среди них – выдающийся трѐхтомный труд «О землетрясениях вообще и о землетрясениях Южной Сибири и Туркестанской области в особенности» и главная книга Орлова «Землетрясения и их соотношения с другими явлениями природы».

118

Александр Петрович умер в апреле 1889 года. «Мы лишились одного из самых видных и деятельных наших членов… который был у нас почти единственным представителем новой и интересной науки – сейсмологии». Эти слова произнѐс в том году на заседании Русского географического общества известный геолог И. Мушкетов. Книги Орлова давно уже перешли в разряд редких и ценных изданий. Но они являются не просто историческими реликвиями. По путям, намеченным Орловым, идут современные геологи, геофизики, сейсмологи. В их числе и уральские учѐные. Путь к тайнам землетрясений Урала В первой половине нашего столетия знаменитому советскому геологу А.Н. Заварицкому, можно сказать, дважды чрезвычайно повезло. В 1923 году он впервые обратил внимание на очень существенные в геологической истории Уральских гор краевые надвиги. Эти надвиги происходят, когда несколько больших горных массивов, разделѐнных наклонными разломами, смещаются друг относительно друга, образуя нечто похожее на слоѐный пирог. Скважина, пробуренная в зоне перекрытия таких блоков земной коры, нередко дважды и более пересекает одни и те же пачки горных пород. Почти четверть века спустя такой же по характеру надвиг, но только гораздо более значительный по размеру и более активно проявляющий себя землетрясениями, Заварицкий открыл под Курильскими островами. Позднее надвиги, подобные Курильскому, стали называть «зонами Беньофа», в честь видного американского геофизика, посвятившего много лет детальному изучению сейсмоактивных наклонных глубинных разломов. Сейсмолог Калифорнийского технологического института Г. Беньоф, может быть, даже не читая книг Орлова, самым настоящим образом шѐл по следам уральского учѐного. Ещѐ в 1873 году А.П. Орлов писал: «Едва ли существует какая-либо область на земной поверхности, о которой можно с полной уверенностью сказать, что она избавлена от землетрясений». Да, к середине нашего века успехи сейсмологии были настолько велики, что этот вывод Орлова уже не мог вызвать сомнения. В 1956 году Беньоф, исследуя непрерывное накопление тектонических напряжений в верхней части земной коры, как бы продолжил тезис Орлова: «Все поверхностные напряжения с интенсивностью восемь (интенсивность восемь – величина при оценке энергии землетрясения: Прим. авт.) и более включены в единую систему тектонической деятельности». А далее предположил, что, возможно, этот механизм связан с сокращением радиуса Земли. По-видимому, Беньоф не ошибся. Последние данные астрономии и наук о Земле показывают, что наша планета неуклонно сжимается. Только причина этого не в остывании планеты, как считалось раньше, а в постепенном вековом замедлении еѐ вращения приливными силами Луны, Солнца и больших планет солнечной системы. Сжатие Земли вызывает дробление земной коры на огромные тысячекилометровые глыбы и приводит их в сложное движение. Именно взаимными перемещениями глыб на сжимающейся планете объясняются и землетрясения, и современные медленные, так называемые неотектонические, движения земной коры. Глыбы каменной оболочки Земли отделены друг от друга вертикальными и наклонными глубинными разломами. По вертикальным разломам происходит сравнительно несложное по своей природе относительное сдвижение глыб. А вот по наклонным разломам глыбы, как правило, надвигаются одна на другую. Во время такого надвига возникли и наши Уральские горы. В очень давние геологические времена в северном полушарии планеты образовался наклонный на восток глубинный разлом, отделивший Восточно-Европейскую и Западно-Сибирскую глыбы. Известный советский геолог Н. Шатский очень образно назвал подобные глубинные разломы рельсами, определяющими развитие огромных областей земной коры. Со времени образования Главного уральского разлома и началось движение Западно-Сибирской глыбы на запад и вверх по своеобразным «рельсам Шатского» или, иначе, по «фокальной зоне землетрясений Беньофа».

119

Надвигающуюся Западно-Сибирскую глыбу можно сравнить с огромным бульдозером, толкающим перед собой массу слежавшегося грунта. Под давлением этого «бульдозера» в верхней части Восточно-Европейской глыбы выкололись чешуйчато перекрывающие друг друга плиты. Самая нижняя и самая большая из них Волго-Уральская плита долго бы ещѐ продвигалась на запад, если бы не встретила на своѐм пути две такие же большие плиты, толкаемые Кавказской и Скандинавской глыбами-«бульдозерами». Жѐсткость трѐх древних плит, сдвинувшихся в центре Восточно-Европейской платформы, была настолько велика, что центральная часть платформы приобрела свойства самостоятельного Балтийско-ВолгоУральского срединного массива с преобладающим движением на юго-восток, в сторону ослабленной прогибами зоны земной коры. Вот почему по данным сейсмологов в Предуралье выделяются в основном две зоны распространения и накопления сейсмоопасных тектонических напряжений: одна, связанная с продолжающимся развитием Уральских гор, другая – с перемещением Балтийско-Волго-Уральского срединного массива с северо-запада на юго-восток. Основные сейсмологические черты Уральского региона земной коры начали проясняться лишь в самые последние годы. Исследования современных учѐных ещѐ раз подтверждают проницательность и научную эрудицию Орлова, который сто лет тому назад на основе лишь разрозненных и отрывочных данных о землетрясениях Среднего Урала сделал совершенно правильные выводы о направлении и развитии сейсмоактивных областей Урала и Предуралья. Вот что он писал: «Замеченное направление, по которому распространялись сейсмические волны в Пермском крае, было или с севера на юг, или с юга на север или же с северо-запада на юго-восток, то есть всегда более или менее параллельно главной оси Уральского хребта; а потому надо полагать, что силы, производящие время от времени потрясения верхних слоѐв земной коры в Пермском крае, находятся в некоторой зависимости от сил, произведших, а может быть и теперь ещѐ производящих, постепенное поднятие Уральского хребта». Да, это действительно так, Орлов не ошибся. О нынешнем поднятии Уральских гор говорят сейчас геологи, геоморфологи, геодезисты и многие другие специалисты – исследователи Каменного Пояса. Повторные высокоточные нивелирования по линии железной дороги Куйбышев-Челябинск, по профилю Лиепая-Свердловск и множество иных самых разнообразных данных неопровержимо свидетельствуют о том, что Уральские горы медленно, но неуклонно растут на наших глазах. Ступеньки речных террас – особенно наглядный индикатор тектонических движений Урала – позволяют с большими подробностями проследить как давнюю, так и близкую историю подъѐма гор. Общепризнанная средняя скорость роста Урала – примерно два миллиметра в столетие. Однако в некоторых местах Уральские горы растут на пять и больше миллиметров в год. Конечно, по сравнению с активно развивающимися высокосейсмичными горными системами – Тянь-Шанем, Памиром, Кавказом и другими – древний Урал не спешит. Зарегистрированных здесь землетрясений сравнительно немного. Но и этого вполне достаточно для неотложного, всестороннего изучения современных геологических процессов развития Урала и их влияния на деятельность человека. Когда рушатся шахтные выработки В «Краткой инструкции для наблюдения и собирания фактов о колебаниях земной коры в Приуральских странах» Орлов писал: «Если сотрясение произошло или произойдѐт в местности, где есть рудник, то необходимо отметить, было ли сотрясение в глубине шахт или нет, было ли оно там сильнее или слабее». Этот совет Орлова был очень важен хотя бы потому, что подавляющее большинство его современников соглашались признать зарождение землетрясений либо в огромных подземных пещерах во время их обвалов, либо в таких глубоких недрах Земли, куда человек может добраться только с помощью самых фантастических гипотез. Незыблемым научным авторитетом по уральским землетрясениям считался Александр Гумбольдт. Побывав в нашем крае в 1829 году и убедившись в отсутствии вулканов, которые 120

тогда казались ему единственной причиной всех сейсмических катастроф, Гумбольдт решил, что настоящих землетрясений на Урале не может быть вообще. Даже на рубеже нашего века, обобщая работы своих предшественников, немецкий учѐный М. Неймар заметил, что причина землетрясений – в силах, «находящихся внутри Земли и не доступных человеческому наблюдению». Это, как оказалось, не совсем правильно. Ещѐ в 1834 году лицом к лицу со «слепыми силами природы» столкнулись рабочие одной из шахт Франции. Из массива горных пород в выработки неожиданно было выброшено огромное количество газа и угольной мелочи, которую потом стали называть «бешеной мукой». Долгое время похожие на взрывы внезапные выбросы угля и газа в шахтах объяснялись одним только существованием горного давления, величина которого приравнивалась к тяжести расположенного над выработками столба горных пород. Теоретическое обоснование этому сделал в 1878 году швейцарский геолог А. Гейм. Главным напряжением в любом участке земной коры, по его мнению, можно было считать лишь напряжение вертикального происхождения. А горизонтальные напряжения, или «боковой распор» - всего лишь производные от вертикального сжатия. Некоторые горные инженеры пытались даже рассчитывать прочность крепления выработок, исходя из веса вышележащих горных пород. Ошибочность подобных расчѐтов доказал в 1895 году наш соотечественник горный инженер И. Кржижановский. Тщательные исследования, писал он на страницах «Горного журнала», подтверждают, что «рудничная крепь удерживает только самую ничтожную часть вышележащих слоѐв породы… Вообще полученные результаты указывают на то, что благодаря лишь известной сплочѐнности пород, в каких приходится вести рудничные выработки, возможна разработка полезных месторождений, ибо нет таких крепѐжных материалов, какие были бы в состоянии удержать то громадное давление, которое производят породы». Главным фактором, помогающим горнякам длительное время поддерживать в рабочем состоянии рудничные выработки, И. Кржижановский совершенно верно назвал «сплочѐнность пород». Он первым доказал это строгими математическими расчѐтами. Уплотнѐнные за многие сотни миллионов лет породы – это своеобразные жѐсткие мосты, переброшенные в толще массивов над всеми горными выработками планеты. Эти природные невидимые мосты и несут на себе главную тяжесть вышележащих плотных и рыхлых осадочных пород. Но нередко «сплочѐнность» пород доводится тектоническими силами до перенапряжения и тогда происходит неожиданный разрыв подземного горного массива – это самый жестокий бич горняков. В начале нашего века новый случай на французской шахте привлѐк внимание многих специалистов. На этот раз внезапный выброс углекислого газа и четырѐх тысяч тонн угля произошѐл при проходке не горизонтальной выработки, а вертикального шахтного ствола. Это была очень неприятная новость. Отныне не только кровля, но и стенки рудников таили в себе опасность. Подземная стихия с каждым годом становилась всѐ более многоликой. Взрывы под землѐй следовали один за другим и в угольных шахтах, и в медных рудниках, выводили из строя сотни метров выработок и в пластах калийных солей, и в толщах апатитовых руд. Даже при открытых разработках внушительных размеров каменные блоки с грохотом «отстреливались» от стенок карьеров без всякого участия в том человека и более того – совершенно для него неожиданно. Огромные силы до поры до времени сжатых мощных природных пружин далеко отбрасывали от забоев и корѐжили многотонные механизмы, сводили на нет длительную работу по проведению и креплению горных выработок, непрерывно угрожали человеческим жизням. В первые послевоенные годы внезапные выбросы угля произошли на шахтах Кизеловского угольного бассейна, но здесь они не сопровождались выделением газов. За свой быстротечный, почти взрывной характер эти явления получили названия горных ударов. С 1947 по 1961 год на шахтах Кизеловского угольного бассейна произошло больше 250 горных ударов. На длительное время выходили из строя отдельные шахты, участки, шахтные поля. Бассейн терял сотни тысяч тонн добычи. Потребовались значительные средства на 121

восстановление шахтных выработок. Нередко казалось, что нет возможности победить разгул подземных сил, нет способов предсказать время и место их проявления. Укротители горных ударов Никогда ещѐ ни в одной стране горная наука не брала свои самые трудные проблемы в такую жѐсткую осаду. Геологи, петрографы, физики, химики, маркшейдеры, механики, люди самых разных специальностей взялись за усмирение подземной стихии. Научную работу по изучению горных ударов на шахтах Кизела возглавил Всесоюзный научноисследовательский институт горной механики и маркшейдерского дела. При проведении экспериментов учѐные и инженеры научились производить под землѐй горные удары в определѐнных местах «по заказу» геофизиков. По специальным реперам, отличительным знакам, вмонтированным в угольные пласты и в окружающие породы, маркшейдеры определили величины смещений шахтных выработок и боковых массивов после горных ударов. Как и рекомендовал в своѐ время Орлов, для определения характера сотрясений горных пород были использованы специальные наклономеры. На шахтах Кизеловского угольного бассейна появились сейсмоакустики с аппаратурой Института физики Земли Академии наук СССР. На угольных пластах были установлены геофоны – тончайшие регистраторы подземных звуков. Сейсмологов уже давно удивлял непрерывный шум в недрах Земли. Тектонические процессы ни на секунду не приостанавливают своей работы. В Кизеле сейсмоакустики установили, что почти такие же, но только гораздо более чѐткие поскрипывания и потрескивания рассказывают о непрерывной работе, совершаемой подземными силами на шахтных полях. Вывод был ясен: повышенная сейсмическая активность угольных пластов требует для своего изучения специальной стационарной аппаратуры. Вскоре над угольными пластами шахты имени Урицкого начала работать сейсмическая станция «Углеуральск», с помощью которой было произведено сейсмическое районирование шахтных полей. Так, спустя столетие после составления Орловым схемы Добрянского землетрясения, появились почти такие же схемы шахтных полей с нанесѐнными на них зонами, опасными по горным ударам. Сходство горных ударов и землетрясений оказалось отнюдь не свойством чисто внешнего характера. В сентябре 1960 года произошѐл такой мощный горный удар, что сейсмические сотрясения от него ощущались на поверхности в радиусе до шести километров. Через некоторое время выяснилось, что одна сейсмическая станция не может обеспечить регистрации и прогноза всех горных ударов. Особенно препятствует этому густая сеть тектонических нарушений на территории Кизеловского бассейна. Многие сейсмические волны затухали в разломах и сбросах, не доходя до приѐмников станции. Иногда сейсмографы хорошо регистрировали очень далѐкие землетрясения, например в Чили, но «не слышали» горных ударов, происшедших почти по соседству со станцией. Поэтому датчики сейсмографов разместили вдали друг от друга на разных шахтных полях, что позволило значительно ускорить изучение сейсмических характеристик Кизеловского района. На основании всех этих работ угольный бассейн, ранее считавшийся почти не опасным, отнесѐн к 4-5-балльной сейсмической зоне. Наступило время, когда проектирование горных выработок на шахтных полях проводится с учѐтом опасности горных ударов. Наряду с использованием общих прогнозов удароопасности, составляемых по данным сейсмической станции, горняки успешно прогнозируют небольшие по размерам участки шахтных полей. Для этого с поверхности земли в нужный пласт пробуривается скважина, и по вынутым из неѐ столбикам керна или даже с одной только помощью скважинного тензометрического датчика определяются необходимые горно-геологические свойства участка пласта. Петрографические, физико-химические и другие исследования показали, что горные удары обусловлены очень высокими запасами потенциальной энергии, накопленными горными породами при их сжатии. Аккумуляции энергии способствовало и то, что кизеловские угли едва ли не самые крепкие во всей нашей стране. Из-за этой крепости они не 122

«текли» под высокой нагрузкой, а уплотнялись и приобретали свойства сильно сжатой пружины. И поэтому стоило такой перенапряжѐнный угольный пласт лишь вскрыть горной выработкой, как тут же начинались горные удары. После приобретения самых разносторонних знаний о характере удароопасных пластов стало возможным заранее тщательно рассчитывать и принимать обоснованные меры борьбы с горными ударами. И практика горных работ быстро подтвердила правильность таких мер. Оказалось, что самый удароопасный угольный пласт не так уж сложно обезвредить, перераспределив его избыточную энергию в менее напряжѐнные участки горных массивов. Для этого прежде всего нужно было выбрать уголь из выше- или нижележащих неудароопасных пластов. Очень важным нововведением был отказ от проходки многих горных выработок по самим угольным пластам. Выработки для вентиляции и внутришахтного транспорта стали проводить по соседним с угольными пластами монолитным горным породам. По новой системе разработки не только резко снизилось количество горных ударов, но была получена большая экономия угля. Раньше едва ли не половину угольного пласта горняки вынуждены были оставлять в так называемых «целиках», обеспечивающих устойчивость главных горных выработок и безопасность работ. Теперь же начали вынимать из-под земли гораздо более существенную часть запасов угля. «Разряжать» опасные угольные пласты горняки научились самыми различными способами. Например, закачивая в пласт воду под высоким давлением, можно снизить хрупкость угля, а следовательно, и его удароопасность. Специальные «сотрясательные» взрывы хорошо разгружали пласты в краевых частях шахтных полей и в зонах тектонических нарушений. В некоторых случаях выгодно бурить из горных выработок в толщу угля опережающие скважины большого диаметра: при этом угольный пласт отдаѐт свою энергию серией микроударов, направленных внутрь этих скважин. За последние 15 лет количество горных ударов, приходящихся на каждый миллион тонн добытого угля, уменьшилось более чем в 20 раз. Это очень большая победа кизеловских горняков. Самым, на первый взгляд, удивительным было открытие возможности использовать огромную энергию угольных пластов для добычи угля без присутствия человека в забое. Для этого была сконструирована и изготовлена канатная пила, представляющая собой огромную петлю обычного троса, армированного небольшими фрезами. Стоило всего лишь только подпилить нижнюю часть удароопасного пласта, как ближняя к пиле часть пласта на всю мощность начинала вываливаться в забой. Силы подземной стихии, познанные и направленные рукой человека в нужное русло, стали служить людям. Если очень мощный горный удар 1960 года нанѐс Кизеловскому бассейну ущерб в полмиллиона рублей, то энергия угольного пласта, обузданная канатной пилой, за очень короткий срок сэкономила более одного миллиона рублей. Этот же самый принцип подсечки напряжѐнных угольных массивов специальными фрезами применяется сейчас в Донбассе. Разумеется, это ещѐ только начало укрощения подземной стихии. Вслед за канатной пилой на кизеловских шахтах проходят испытания новые высокопроизводительные машины, всѐ более широко использующие природную энергию. Опыт горняков Кизела давно уже перешагнул за границу Урала в Донецкий, Кузнецкий, Сучанский и другие угольные бассейны страны. Накопленный на шахтах Урала опыт борьбы с горными ударами используют ныне горняки ГДР, Польши и Чехословакии. Несколько лет назад за разработку мер, обеспечивающих безопасность ведения горных работ, большой группе кизеловских и пермских угольщиков было присвоено звание лауреатов Государственной премии Союза ССР. Работой по изучению чрезвычайно сложного механизма горных ударов, внезапных выбросов угля и газа занимаются сейчас специалисты более чем двадцати институтов Академии наук СССР и Украины, ряда министерств и ведомств. И по-прежнему на переднем фронте широких научных исследований подземной стихии уральские горняки и сейсмологи.

123

Служба землетрясений Урала Предложенные Орловым методы инструментального исследования сейсмических катастроф, созданные им каталоги и специальные карты Кавказа и Средней Азии были впервые использованы при изучении алма-атинского землетрясения 1887 года и ахалкалакского на Кавказе в самом конце прошлого века. Говоря о создании сети постоянных сейсмических станций по всей стране, Орлов не признавал распространѐнных тогда взглядов об «одинаковости» землетрясений и призывал исследователей чрезвычайно тщательно изучать специфику каждого сейсмического района. Он не уставал обращать внимание на «скудость научных познаний не только о причинах факта, но и о самом факте во всех его формах и модификациях, обусловливаемых разнообразными местными обстоятельствами». В 1906 году была осуществлена едва ли не самая давнишняя мечта Орлова - в Екатеринбурге наконец открылась первая на Урале стационарная сейсмическая станция. Семь лет спустя здесь были установлены высокочувствительные сейсмограф и горизонтальные маятники конструкции известного русского сейсмолога академика Голицына. Так начали воплощаться в жизнь замыслы Орлова об организации систематических инструментальных наблюдений за землетрясениями Урала. Едва была закончена работа по установке на Екатеринбургской сейсмической станции нового совершенного оборудования, как, словно по заказу, 17 августа 1914 года на Среднем Урале произошло одно из наиболее сильных из известных здесь землетрясений. Зона его распространения протянулась от Чердыни на северо-западе до Троицка и Кургана на юговостоке. Особенно неожиданным для сейсмологов было землетрясение 1934 года в Губахе, где в течение трѐх месяцев наблюдались толчки силой до четырѐх баллов. В 1959 году вошла в строй вторая уральская сейсмостанция «Углеуральск». Уникальный сейсмический исследовательский центр впервые в нашей стране был создан на территории угольного бассейна и предназначен для регистрации горных ударов, уточнения их механизма и энергии. Наблюдения на этой станции дали новые очень важные данные по оценке сейсмичности Пермской области. Уральские учѐные и специалисты окончательно убедились в необходимости постоянного учѐта и контроля за современными тектоническими процессами на Урале. Если нанести на карту Урала места землетрясений, начиная с первого, описанного в 1693 году, то эпицентры большинства из них оказываются в пределах Кизеловского угольного бассейна, то есть в том же самом районе, где происходят горные удары. Совпадение не случайное. Сосредоточение здесь сейсмических процессов убеждает в том, что главное усилие при взаимодействии неотектонически подвижных Западно-Сибирской глыбы и Балтийско-Волго-Уральского срединного массива приходится на Средний Урал. Новые сейсмологические открытия ведут к углублѐнному изучению связей между неотектоникой и сейсмичностью. Очень верно писал когда-то Орлов: «Сила, медленно и спокойно изменяющая уровень страны в известном направлении, и сила, быстро совершающая изменение того же уровня в том же направлении, суть модификации одной и той же силы». Иначе говоря, неотектонические движения земной коры рано или поздно приводят к землетрясениям. Поэтому изучать эти родственные природные явления нужно совместно. Исследование горизонтальных неотектонических движений особенно важно, потому что в результате этих движений происходит постепенное накопление в земной коре мощных, уплотняющих горные породы напряжений. В начале 60-х годов Свердловский институт горного дела провѐл на Гороблагодатском, Высокогорском и Покровском железорудных месторождениях очень интересные исследования по определению характера сил, деформирующих горные выработки. Было открыто, что горизонтальные напряжения в околорудничных подземных массивах намного превышают давление лежащих над ними горных пород. То есть с действием горизонтальных сжимающих сил связаны наиболее мощные напряжения, которые, накапливаясь по мере развития неотектонических процессов, могут превзойти прочность пород или силы трения между отдельными блоками земной коры.

124

Углубляя горные выработки и нарушая тем самым упругое подвижное равновесие массивов пород, сжатых и своей собственной тяжестью, и тектоническими силами, человек время от времени вызывает небольшие искусственные землетрясения, которые и называются горными ударами. Точно так же, как и землетрясения, горные удары регистрируются и прогнозируются сейсмическими и другими методами. Трудность такого прогноза обусловлена прежде всего необычайной сложностью распределения напряжений в слишком уж неоднородной земной коре. И поэтому уральские сейсмологи неуклонно расширяют фронт научных работ. К исследованиям первых двух уральских сейсмических станций в начале 60-х годов присоединилась сейсмическая лаборатория Института геофизики Уральского научного центра АН СССР. А совсем недавно третья сейсмическая станция появилась в Башкирии, на берегу реки Белой. Чтобы избежать всевозможных производственных помех, высокочувствительные сейсмографы станции опущены в специальное подземелье на 60-метровую глубину. Во время регистрации землетрясений на Урале свердловские сейсмологи всякий раз проделывали очень трудоѐмкую вычислительную работу по определению эпицентров подземных толчков. Ведь большинство сейсмических станций нашей страны почти не слышит многих слабых уральских землетрясений. Теперь, когда начала работать новая сейсмостанция, установление эпицентров землетрясений уже не представляет такой сложной задачи. Это облегчит путь к познанию глубинного строения Урала. Можно уверенно предположить, что в самом недалѐком будущем на помощь сейсмологам придут принципиально новые способы высокоточных измерений неотектонических движений земной коры. В Средней Азии, на Дальнем Востоке, в Антарктиде уже проходят всестороннюю опытную проверку лазерные дальномеры. Если лазерный передатчик и зеркала-отражатели лазерного луча установить на различных движущихся друг относительно друга блоках земной коры, то такой дальномер может измерить сдвижения блоков в миллиметрах и даже долях миллиметра за год. Использование же стационарных лазерных установок с несколькими базовыми реперами-отражателями позволит выполнять такую трудоѐмкую для сейсмологов работу, как выделение границ активно перемещающихся блоков земной коры. Это создаст надѐжную основу для сейсмического районирования территории и для определения напряжѐнного состояния горных массивов. Постоянный контроль и изучение наиболее опасных, тектонически перенапряжѐнных зон Земли со временем позволит найти необходимые меры для постепенной «разрядки» этих высоких напряжений задолго до землетрясения. Но гораздо более существенным результатом предстоящих детальных сейсмологических исследований будут особые электротектоностанции и другие сооружения, использующие энергию тектонических движений на благо человека. Конечно, на пути к осуществлению этих планов, нередко ещѐ кажущихся фантастикой, сейсмологам предстоит большая, напряжѐнная, но очень интересная работа. И приятно сознавать, что вся эта работа была начата у нас на Урале Александром Петровичем Орловым. В., А. и Л. Баньковские

Приложение О разработке плана геологоразведочной отрасли Пермской области на XIII пятилетку [Один лист рукописи] На территории Пермской области работает Пермская комплексная геологоразведочная экспедиция производственного объединения «Уралгеология» Министерства геологии СССР. Главной целью экспедиции является обеспечение прироста запасов полезных ископаемых для действующих и строящихся в Пермском Прикамье горнодобывающих и горноперерабатывающих предприятий.

125

Основными заказчиками у экспедиции являются следующие производственные объединения: Уралкалий, Уралалмаз, Уралзолото, Уралруда, Пермагропром, Пермстрой, Пермавтодор, Главзападуралнеруд по следующим видам минерально-сырьевых ресурсов соответственно: калийная руда, алмазы, золото, хромиты, агроруды и строительные материалы. По заказам промышленных и сельскохозяйственных предприятий, городов и различных населѐнных пунктов Пермская комплексная геологоразведочная экспедиция обеспечивает прирост запасов по месторождениям подземных вод. Учѐт балансовых запасов минерально-сырьевых ресурсов Пермской области и потребностей области в месторождениях полезных ископаемых ведѐтся Пермским облпланом. На XIII пятилетку своевременно и в полной мере обеспечено запасами калийной руды производственное объединение Уралкалий. По примеру калийной отрасли необходимо с десятилетним опережением планировать развитие всех других отраслей горноперерабатывающей промышленности. В заявках заказчиков на прирост запасов таких видов минерального сырья как агроруды, строительные материалы, подземные воды, должны быть предусмотрены затраты времени, необходимые для качественных поисков и разведки месторождений нередко в течение 3-5 лет.

126

Химия вулканов (У порога вулканохимии) [Рукопись] «Вулканические явления ещѐ весьма таинственны, ибо пока ещѐ немногим учѐным довелось их наблюдать и редко ныне встречаются те счастливчики, которым удалось их изучить. В этой области многое (а может быть и решительно всѐ) предстоит ещѐ открыть». Г. Тазиев Химический мир вулканов В конце прошлого, начале нынешнего века из книги в книгу переходило твѐрдое убеждение геологов в том, что химический состав продуктов вулканических извержений «отличается удивительным постоянством». Необозримый мир вулканических минералов кружил голову любому учѐному, но химические анализы застывшей вулканической лавы бесстрастно рассказывали о том, что лава неизменно состоит из кремнезѐма и семи оснований – окислов алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. Нередко можно было услышать, что химический состав вулканической лавы всего лишь «аналогичен составу различных сортов обыкновенного стекла». Даже сами вулканологи, сравнивая химию вулканов с химией обычных осадочных образований, отдавали предпочтение богатству оттенков химической картины осадконакопления. Более века в вулканологии бытовало представление о лаве как об однообразном и бесхитростном с точки зрения химиков силикатном расплаве. Только современные гораздо более тщательные физико-химические, петрохимические и металлогенические исследования обнаружили такое многообразие всевозможных примесей магмы, что возникла необходимость в специальной отрасли знания, изучающей химический состав и химическую эволюцию продуктов вулканических извержений. Вулканологи получили в своѐ распоряжение специальные газонепроницаемые и теплозащитные скафандры и совершенные газоанализаторы. Это не замедлило сказаться на результатах анализа газовых проб, взятых из расплавленной лавы. Обычно геологи изучали так называемые «сухие» магматические расплавы, лишѐнные летучих компонентов. Оказалось же, что летучие вещества – минерализаторы – самым неожиданным и решающим образом изменяют свойства вулканических расплавов. Даже сравнительно небольшие содержания в лаве воды, углекислоты, хлора, калия, натрия намного снижают температуру кристаллизации лавы и еѐ вязкость, увеличивают химическую активность лавы. Добились значительных успехов специалисты сравнительно молодой отрасли знания – экспериментальной петрографии, основывающейся на опытах моделирования физикохимических процессов в условиях сверхвысоких температур и давлений. Эксперименты наглядно показали, что не только высоколетучие компоненты лавы, но и также закись железа, окись магния способствуют уменьшению вязкости лавы. А вот фтористый кальций, кремнекислота, окиси хрома и титана, наоборот, существенно увеличивают вязкость расплава. Интересно, что даже сама форма вулканических построек почти целиком зависит от вязкости магматических расплавов, то есть, по сути их химического состава. В химическом отношении, в соответствии с увеличивающимся содержанием кремнезѐма, вулканические породы делятся на ультраосновные, основные, средние и кислые. В свою очередь в каждой из этих пород есть свои щелочные и безщелочные разновидности. Ультраосновные и основные лавы, которые отличаются очень небольшим содержанием кремнекислоты, чрезвычайно текучи. При извержении они образуют вулканы в виде приплюснутого купола или слабо выпуклого щита. Довольно сильно насыщенные кремнезѐмом средние и кислые лавы обладают гораздо меньшей текучестью. При вулканических извержениях выход газов, растворѐнных в этих лавах, настолько затруднѐн, что происходит со взрывами. Поэтому вулканические постройки средних и кислых лав представляют собой высокие конусы, нередко несущие на себе следы самых разрушительных внутрижерловых взрывов.

127

В последние годы намного продвинулось вперѐд изучение химических особенностей продуктов вулканизма с помощью рентгеноструктурного, масс-спектрографического и других методов. Стало возможным судить об органической и неорганической природе компонентов вулканической лавы, о глубинах магматических очагов, о глубинных химических реакциях и масштабах усвоения магмой боговых, околожерловых пород. Благодаря полноте химических исследований и широкому внедрению в практику вулканологов новых точных аналитических методов был неожиданно открыт настоящий ранее почти неведомый вулканохимический материк. То, что прежде принимали за обычные мраморы, известняки, наконец, за ксенолиты – отторженцы глубинных и вынесенных наверх боковых пород – оказалось застывшим вулканическим расплавом совершенно необычного состава. Новым континентом в геохимии стали вулканические породы с содержанием щелочей в два-три раза больше, чем в обычных «безщелочных» продуктах извержений. Всего лишь полпроцента занимают щелочные породы в объѐме и массе земной коры, зато разнообразие их так велико, что среди более чем тысячи названий всех горных пород щелочным вулканитам принадлежит едва ли не половина. Находки последних лет, несмотря на всегда присутствующий ореол первоначальной загадочности, были в большей или меньшей степени подготовлены, а иногда и предсказаны в теоретических работах петрографов, химиков-вулканологов. Так, ещѐ в двадцатые годы норвежский учѐный Брѐггер, изучая остатки вулканов в районе Фен, предположил существование карбонатитовой лавы, вулканической лавы, вулканической лавы с химическим составом мрамора. Недоверие к выводам учѐного было так велико, а традиционная вера во всеобщую, единственно возможную на Земле силикатную (т.е. кремнекислотную) лаву настолько сильна, что открытие предсказанной В. Брѐггером лавы просто потрясло геологов. Всего лишь немногим более десяти лет тому назад вулканолог Дж. Даусон в Танзании впервые наблюдал извержение такого удивительного вулкана, в лаве которого совершенно отсутствуют кремнекислота и глинозѐм. Но и это открытие не развеяло всех сомнений. Например: каким образом в приповерхностных условиях может существовать главный расплавленный компонент карбонатитовой лавы – минерал кальцит, если его температура плавления составляет почти 1340 градусов. Только исследования последних лет, в частности, недавно завершѐнные работы советского учѐного Б. Романчева, доказали определяющее влияние летучих веществ – минерализаторов – на необычную устойчивость карбонатитового расплава и тем самым реальность «мраморных лав». Ещѐ в первой половине минувшего столетия знаменитый английский геолог Ч. Лайель писал о том, что вулканическая лава – это продукт плавления слоистых, то есть осадочных пород. Но и много лет спустя несовершенство геохимических анализов и вообще сравнительно редкое внимание химиков к вулканам позволяли, например, авторитетному немецкому геологу Ф. Рихтгофену доказывать полную невозможность образования химически простых лав при плавлении слишком уж разнообразных осадочных отложений. Только сейчас мы знаем, что распространенное некогда убеждение в простоте химанализа вулканических лав оказалось целиком вымышленным. В химическом составе, строении и развитии осадочных и изверженных толщ Земли оказалось гораздо больше общих черт, чем полагали первые поколения исследователей вулканов. Самые различные методы изучения вулканических лав привели вулканологов в общем к одним и тем же выводам. Сущность всех вулканических открытий можно определить очень коротко словами известного учѐного Т. Барта: «Разнообразие состава изверженных пород обусловлено разнообразием состава осадочных пород». В продуктах вулканических извержений химики обнаружили почти всю известную на Земле гамму обычных осадочных минеральных образований. Оказалось, что вулканы выносят на земную поверхность не только специфическое вещество глубинных недр Земли, но главным образом рассказывают о том, какие осадочные породы встречаются на пути прорывающейся наверх глубинной магмы. Всесторонний анализ древних и современных вулканических процессов – несомненно один из наиболее достоверных способов, позволяющих изучить всю толщу земной коры и верхнюю манию.

128

Магмосферы Земли В конце прошлого века австрийский геолог Э. Зюсс образно сравнил недра Земли с огромным наполненным магмой медицинским шприцем, а извержения вулканов назвал инъекциями магмы на земную поверхность. Сравнение запоминающееся и очень правдоподобное. Зюсс ошибся только в выборе «действующего лица», производящего инъекцию. Он полагал, что сокращение земной коры при еѐ остывании из расплавленного состояния достаточно для питания вулканов на всех этапах геологической истории. В последнее время гораздо более вероятной причиной сжатия Земли представляется неуклонное тормозящее действие приливных сил в основном со стороны Луны и Солнца. Уменьшение центробежных сил при относительном постоянстве сил гравитационных ведѐт к вековому уплотнению нашей планеты. С тех пор, как геофизики на все лады начали «просвечивать» и «прослушивать» Землю электромагнитными и сейсмическими волнами, выяснилось, что использовавшаяся в средневековых школах «луковичная» модель Земли в общем довольно точно отражает лишь принцип оболочечного строения нашей планеты. Сходство Земли и луковицы чисто внешнее. В отличие от постепенно разрастающихся слоѐв луковичной кожуры вещество нашей планеты подвержено самому распространѐнному во Вселенной процессу сжатия, уплотнения. Ведь даже широко известные процессы распада звѐздных тел не могут начаться до того, пока космическое вещество, постепенно сжимаясь, не достигнет критической плотности. Частым проявлением процесса общего сжатия Земли являются тектонические деформации земной коры и мантии, наиболее отчѐтливо проявляющиеся в верхнем семисоткилометровом слое нашей Земли. Есть все основания полагать, что границы между глубинными геосферами имеют тектоническую природу, то есть возникли в результате расслоения уплотняющейся планеты и заполнения образовавшихся межслоевых пространств магмами и магмоподобными растворами – расплавами. Одновременно с формированием оболочек – геосфер – хрупкая приповерхностная часть сжимающейся Земли дробится на глыбы, плиты и блоки, отделѐнные друг от друга вертикальными или наклонными разломами. Некоторые из этих разломов и служат главными путями движения магмы к земной поверхности. В соответствии с разными физико-химическими условиями на границах оболочекгеосфер можно выделить несколько магматических уровней в недрах Земли. Гипотеза о самой глубокой магматической оболочке – жидком ядре планеты – существует много десятилетий, но пока у исследователей слишком мало данных для того, чтобы говорить о структуре и эволюции ядра, об особой «ядерной» магме. А в наше время надѐжно установленным «первичным, материнским» магматическим уровнем можно считать лишь сферу ультраосновной магмы, очаги которой располагаются в так называемой мантии Земли на глубинах порядка нескольких сотен километров. Поскольку «транзитных» разломов, соединяющих низы мантии с земной поверхностью не может быть много, ультраосновные вулканические лавы встречаются вулканологам не часто. Если к зоне распространения ультраосновной магмы называние магмосферы можно применить лишь условно, поскольку очаги ультрабазитовых расплавов вкраплены в вещество мантии, то оболочка «вторичной» базальтовой магмы – астеносфера – вполне оправдывает своѐ наименование. У астеносферы довольно чѐткие геофизические границы. Вторичной базальтовую магму можно считать потому, что она образовалась из ультраосновной во время долгого пути наверх через относительно слабо проницаемую мантию. О глубинном происхождении первичной и вторичной магм говорит в общем один и тот же химико-минералогический состав ультраосновных и основных вулканических пород по всему земному шару. Например, химический состав недавно открытых ультраосновных вулканических пород Камчатки настолько сходен с ультраосновными вулканитамимеймечитами Таймыра, что вулканологи тут же не преминули написать о «родстве» этих образований. Необычайно высокие давления и температуры в недрах планеты привели к образованию специфических железо-магнезиально-силикатных магм, состоящих из 129

минералов с очень плотной кристаллической решѐткой (оливин, пироксен, гранат и др.). Выходя на земную поверхность, эти магмы сохраняют главные признаки своего глубинного происхождения лишь в том случае, когда поднимаются наверх по разломам, рассекающим почти всю толщу литосферы. Если магма вышла на поверхность по разветвлѐнной системе разломов, через многие магматические очаги, то распознать еѐ глубинное происхождение иногда бывает очень трудно. Примером наибольшего насыщения первичной магмы веществом верхних оболочек земной коры являются процессы образования кислых гранитоидных магм. Кислые расплавы возникли при взаимодействии магмы основного состава с высокотемпературными растворами, образовавшимися при химическом растворении в астеносфере «корней» земных горных систем. Кислые магмы разного состава, заполняющие приповерхностные системы разломов планетной коры, также образуют особую магматическую оболочку – самую верхнюю среди магмосфер Земли. Все магматические проявления в недрах нашей планеты, как и предполагал Э. Зюсс, можно считать продавливанием глубинных магм через зоны коровой проницаемости на земную поверхность. Звено геохимического круговорота Общепланетный вулканический процесс очень своеобразно включѐн в геохимический круговорот вещества земной коры. О существовании такого круговорота рассказывают настоящие потоки всевозможных газов, жидкостей и твѐрдых тел, поступающих из недр на поверхность Земли. Но установить некогда осадочное, поверхностное происхождение выносимых глубинными потоками минеральных образований далеко не всегда бывает просто. Нередко гораздо больше о своѐм осадочном происхождении могут поведать горные породы, образовавшиеся на поверхности, погрузившиеся в зоны генерации магм и затем тектоническими силами поднявшиеся оттуда со следами воздействия глубинных химических реакций, сверхвысоких температур и давлений. Так в последние годы, конечно, не без помощи вулканологов выяснилось, что геохимические и геофизические параметры сходны как у пород слагающих «корни» гор, так и у тех пород, которые выходят на поверхность в древних кристаллических щитах планеты. Это свидетельствует о том, что основания всех горных систем некогда были осадочными толщами, образовавшимися в тектонических впадинах на самой дневной поверхности. Но каким же образом поверхностные породы Земли через сотни миллионов и миллиарды лет оказываются почти на стокилометровой глубине? Своеобразными транспортѐрами осадочных отложений на глубину являются так называемые геосинклинали – надвиги одной глыбы земной коры на другую по разделяющему их наклонному глубинному разлому. Не случайно известный советский геолог Н. Шатский назвал глубинные разломы геосинклиналей «рельсами», направляющими развитие земной коры. Именно здесь в зонах региональных надвигов наиболее активно протекают интрузивные и эффузивные магматические процессы. А главные черты вулканизма геосинклинали определяются, с одной стороны, строением зоны надвига и, с другой – степенью магматической проницаемости земной коры на различных этапах развития надвига. На рисунках показаны стадии развития глыбового надвига с указанием состава вулканических пород, образующихся по ходу тектонического процесса. Под давлением и тяжестью надвигающейся глыбы край прилегающей глыбы – «платформы» – прогибается, образуя постепенно заполняющийся осадками передовой геосинклинальный прогиб. В начальную стадию существования надвига в углубляющемся передовом прогибе формируются преимущественно морские осадочные толщи. Вовлечение края платформы в опускание происходит путѐм последовательного погружения ступеней жѐстких, кристаллических пород, лежащих в основании так называемого платформенного осадочного чехла. По этим разломам глубинная магма почти беспрепятственно идѐт к 130

поверхности, сохраняя свой ультраосновной состав или приобретая при взаимодействии с вмещающими толщами основные свойства. В процессе надвига на его средней стадии мощные осадочные толщи передового прогиба сминаются в складки, а затем дробятся сколовыми поверхностями относительно пологих разломов и сдвигаются по этим разломам в направлении усилия надвига. Надвигающаяся глыба очень напоминает бульдозер, толкающий перед собой груды Земли. В тыльной части надвига, где в результате перекрытия глыб земная кора оказалась как бы сдвоенной, наложенные системы разломов значительно удлиняют путь глубинной магмы к поверхности и тем самым определяют высокую степень насыщения магмы кремнекислотой. На поздней стадии развития геосинклинали образуются выдвигающиеся в сторону платформы плиты. Этажность строения земной коры в области регионального надвига увеличивается. Заключительная стадия развития геосинклинали отличается наибольшим разнообразием вулканических лав щелочного состава. Образование щелочных расплавов вызвано движением глубинной магмы через зону растворяющихся в астеносфере корней гор и через еѐ сравнительно мало изменѐнные платформенные толщи осадочных пород. В подвижных поясах земной коры, благодаря неуклонно развивающемуся процессу перекрытия соседних глыб, возникает круговорот вещества земной коры. Осадочные толщи предгорного прогиба по фронту регионального надвига тектоническими силами опускаются на большие глубины, постепенно изменяются под действием высоких температур и давлений и, наконец, растворяются в астеносфере. И вот уже почти неузнаваемо изменѐнное вещество осадочных древних образований возвращается на поверхность Земли через вулканические жерла. Вулканы, таким образом, одно из непременных важнейших звеньев геохимического круговорота вещества планеты. Вулканы-путешественники Ещѐ в прошлом веке естествоиспытатели обратили внимание на то, что вулканы часто находятся у подножия горных цепей и нередко вытянуты вдоль простирания главных хребтов. Таковы цепи вулканов Оверни во Франции, на одну многосоткилометровую ось Апеннин «нанизаны» вулканы Италии, гирлянды вулканических дуг обрамляют Тихий океан. И только в нашем веке выяснилось, что вулканические пояса вместе с горными системами перемещаются по земной поверхности. Выяснению особенностей этих путешествий вулканов способствовали радиохимические методы определения абсолютного возраста продуктов вулканических извержений. Оказалось, что вулканы Кавказа постепенно смещаются на север и северо-восток, с запада на восток путешествуют по Земле вулканические пояса западного тихоокеанского побережья. А вот древние вулканы Центрального Казахстана двигались на восток – юго-восток. Советский исследователь Ю. Лялин определил скорость перемещения вулканических поясов: десять-двадцать километров за один миллион лет. Не случайно эти цифры совпадают со средними величинами скоростей неотектонических движений отдельных глыб и плит земной коры и, конечно, совсем не зависят от того, какими методами эти скорости определялись – геотектоническими, геофизическими, палеомагнитными или какими-нибудь иными способами. Долгое время вулканологи гадали, чем объясняется явление постепенного или резкого изменения состава вулканических продуктов. Очень сложная последовательность различных лав была установлена в вулканических конусах Италии и Японии, Венгрии и Америки. Даже за сравнительно короткую кайнозойскую эру на Земле не нашлось ни одного вулкана, который бы всѐ это время извергал лаву одинакового состава. С установлением подвижности вулканов всѐ стало проще. Вулканы-путешественники постоянно изменяются и по ходу своего движения извергают лаву различного химического состава. У одних вулканов лава «по дороге» всѐ сильнее насыщается кремнекислотой, у других, наоборот, приобретает всѐ более основной характер. Как видно на рисунках, цикличность вулканизма и смена химического состава вулканических продуктов связаны с многоэтажным строением земной коры в зоне 131

регионального надвига. Движение раздробленных литосферных плит полностью определяет магматическую проницаемость земной коры и, следовательно, процессы вулканизма. Если вулканический пояс на плите совпадает с расположенным под плитой глубинным разломом, то вулканы изливают лаву основного состава непосредственно из глубинных магматических очагов. При несовпадении главных разломов с разломами плиты магма на пути к вулканическому поясу в более разветвлѐнной системе подчинѐнных разломов обогащается веществом окружающих пород и приобретает более кислый состав. Плиты земной коры, образующиеся и перемещающиеся в процессе регионального перекрытия гораздо больших по величине глыбовых образований планеты, являются своеобразными заслонками, регулирующими пути и количества магмы и, значит, химический состав вулканической лавы. Неотектонические движения плит имеют самое близкое отношение к нефтепроявлениям в жерлах затухающих вулканов. Почему вулканы выбрасывают нефть Всем известно, что нефть – это смесь углеводородных, смолистых, сернистых и других соединений, в подавляющем большинстве своѐм очень легко воспламеняющихся. Конечно же, все эти нефтяные компоненты не то что воспламеняются, а незамедлительно взрываются или превращаются в золу от одной только близости раскалѐнной вулканической магмы. Поэтому очень многих естествоиспытателей удивляли находки выделения нефти внутри вулканических кратеров или в горячих источниках поблизости от сравнительно недавно потухших вулканов. Неужели извергавшаяся лава не сожгла, не обуглила вокруг своего жерла все органические вещества. В самом начале прошлого столетия известный немецкий естествоиспытатель А. Гумбольдт описывал встреченные им проявления нефти в горячих вулканических источниках Южной Америки. Позднее о таких же просачиваниях нефти писали различные исследователи Турции и Мексики, Кубы, Канады и Франции. Но только в последние годы, когда нефть нашла небывало широкое применение в промышленности и на транспорте, потребность в точных прогнозах поисков новых месторождений привела к тщательным исследованиям нефтепроявлений в вулканических районах Земли. Около пяти лет тому назад камчатскими и ленинградскими учѐными начато изучение выделений нефти в горячих фумарольных источниках в кальдере вулкана Узон на Камчатке. Американские исследователи обратили внимание на «вулканическую» нефть Иеллоустонского национального парка США, выходы нефти среди горячих источников Сьерры Невады. Нефтепроявления были обнаружены также в вулканических трубках взрыва Южной Африки, Якутии и Шотландии. Изучение природы выделений нефти в вулканических районах затруднило то обстоятельство, что находки нефти иногда оказывались среди выходов древних осадочных пород, претерпевших ранее на больших глубинах влияние высоких температур и воздействие огромного давления. Каким образом нефть в этих породах избежала превращения в графит? Можно, конечно, было допустить миграцию легкоподвижных углеводородных соединений в горизонтальном направлении из ближайших осадочных толщ, но иногда слишком уж велики были размеры массивов древних пород. Решение проблемы, как всегда, пришло с неожиданной стороны. Многие глубокие нефтяные скважины, пройдя толщи сравнительно «пожилых» осадочных пород, вышли в гораздо более молодые нефтематеринские осадочные образования. Таких, на первый взгляд, удивительных скважин на Земле пока немного и все они расположены в краевых зонах региональных надвигов, в тех районах, которые ещѐ совсем недавно считались бесперспективными на нефть. Оценки скорости перемещения вулканических поясов находятся в согласии с величинами наблюдаемого по «вулканическим нефтепроявлениям» перекрытия плит земной коры. Поэтому в том, что в жерлах потухших вулканов иногда выделяется нефть, нет ничего необычного. Нефть вместе с горячими водными растворами поступает в канал уснувшего вулкана отнюдь не из магматического очага. В этом случае верхняя часть вулканического канала вместе с плитой сдвинулась в сторону прилегающей платформы, и нефть в жерло 132

вулкана поступает из сравнительно молодых в геологическом отношении нефтематеринских осадочных толщ, перекрытых плитой более древних пород. Находящееся на поверхности движущейся плиты жерло вулкана потеряло прямую связь с очагом магмы, но всѐ ещѐ находится в околоочаговой зоне гидротермальных растворов, проникающих через поры до времени скрытых от глаз человека нефтяных месторождений. Интересно, что так называемое кристаллическое основание Восточно-Европейской платформы состоит из трѐх тесно придвинутых одна к другой плит. Наименьшей толщиной эти плиты обладают в зоне стыка, расположенной почти в самом центре европейской части нашей страны. Поэтому нет сомнения в том, что, используя опыт изучения нефтепроявлений в вулканических районах, со временем будут вскрыты не такие уж мощные насыщенные нефтью толщи древних докембрийских пород в самом центре Русской платформы, и тогда центральные районы нашей страны получат самую дешѐвую под Москвой нефть из расположенных под докембрийскими намного более молодых осадочных отложений. Вулканы – химические фабрики планеты Разнообразие и масштабы месторождений полезных ископаемых среди вулканических пород удивляют ныне даже самых убежденных скептиков. Месторождения найдены в кальдерах вулканов, в вулканических конусах и в субвулканических образованиях, окружающих под вулканами магмоподводящие каналы. На дне кальдеры яванского вулкана Кава-Иджен огромное озеро. Вулканические газы, проходящие через скопившиеся в кальдере дождевые и подземные воды, превратили их в десятки миллионов тонн концентрированного раствора соляной и серной кислот. Здесь же в кальдере в растворѐнном состоянии находится полмиллиона тонн алюминия. Хлористый и фтористый водород, сернистый и углекислый газы обращают в кислоты значительные массы не только поверхностных, но и подземных субвулканических вод. Ведь от магматических очагов к земной поверхности идут настоящие газовые реки. В 1906 году при извержении вулкана Везувия образовался столб газа высотой 13 километров и диаметром около 500 метров. В глубинные химические реакции вовлекаются как вулканические, так и боковые осадочные и метаморфические породы. В качестве продуктов этой интенсивной химической дифференциации на поверхность Земли поступают железо, алюминий, марганец и многие другие элементы. На курильском острове Итурупе есть интересное месторождение – Лимонитовый каскад. Железная руда – лимонит – образовалась здесь водным потоком, протекающим через цепь соединѐнных между собой кратерных озѐр. От вулкана Эбеко маленькая горная речка Юрьевка ежесуточно выносит в Охотское море более ста тонн растворѐнных в воде руд алюминия и железа. Воды горячего ручья, вытекающего из кратера вулкана Гелвейс-Суфриер в Карибском море, несут в себе фосфаты, марганец, медь и гидроокислы железа. Вулканические породы, сильно изменѐнные горячими водами, не случайно называются пропилитами. Такое название они получили в честь древних пропилей – ворот, ведущих к богатствам. Немало месторождений золота и серебра находятся именно за воротами пропилитов. Газы, выделяющиеся из остывающей вулканической лавы, нередко содержат мышьяк, ртуть, бериллий, свинец, цинк, никель и молибден в количествах, в тысячи раз превышающих их среднее содержание в земной коре. После извержения вулканов газы нередко продолжают выходить из кратеров и отверстий, откладывая вокруг серу, нашатырь, поваренную соль, гипс. Отложения самородной серы встречаются в разных вулканических районах Земли. Но иногда сера выделяется из вулканов не в газообразном виде, а целыми лавовыми потоками. В одном только 1936 году из японского вулкана Сиретоко-Есан потоки расплавленной серы изливались более сорока раз. Особенно интересно работали в своѐ время самые глубокие из всех известных природные фабрики алмазов. Кимберлитовая магма сжимается тектоническими силами при перекрытии соседних глыб земной коры и со взрывом пробивается к поверхности Земли, 133

когда край подминаемой глыбы отламывается под давлением и тяжестью надвига. Раскрывающийся к земной поверхности глубинный разлом напоминает в этом случае своеобразный орудийный ствол, в который из подстилающего сверхвысоконапорного магматического очага с громадной скоростью устремляется алмазоносная магма. Впоследствии через этот же разлом не раз может выдавливаться кимберлит, но «разрядившийся» магматической очаг уже не способен синтезировать кристаллов алмазов. Многие стороны химических процессов в недрах Земли и на еѐ поверхности пока ещѐ не изучены. Вулканохимия – молодая наука о вулканогенных преобразованиях земного вещества – самая настоящая, благодатная для первооткрывателей химическая целина. Л. Баньковский, В. Баньковский, В. Баньковская

Обложка вложенной папки 13-го раздела предполагаемой книги 134

135

Иллюстрации из пособия «Опасные ситуации природного характера», Ч.1, 2-е изд., Соликамск, 2008.

136

Методика системного изучения регионов на примере Урала [Рукопись]

Содержание Введение Глава 1. Надсистема региона [Урала] (НСУ), методика еѐ анализа 1.1. Структура НСУ 1.2. Происхождение НСУ 1.3. Развитие НСУ 1.4. Динамика НСУ 1.5. Вещество НСУ 1.6. Общие вопросы методики системного изучения НСУ Глава 2. Система Урала (СУ), методика еѐ анализа 2.1. Структура СУ 2.2. Происхождение СУ 2.3. Развитие СУ 2.4. Динамика СУ 2.5. Вещество СУ 2.6. Общие вопросы методики системного изучения СУ Глава 3. Основные подсистемы Урала (ПСУ), методика их анализа 3.1. Структура ПСУ 3.2. Происхождение ПСУ 3.3. Развитие ПСУ 3.4. Динамика ПСУ 3.5. Вещество ПСУ 3.6. Общие вопросы методики системного изучения ПСУ Глава 4. Рубрикатор информационно-поисковой системы «ИПС – Региональная геология» Литература

Введение Во многих естественных науках, в том числе и в геологии, всѐ чаще и результативней применяется системный подход, основной особенностью которого является рассмотрение различных геологических объектов и явлений как систем. В большинстве посвящѐнных системологии работ система определяется как развивающееся целое, состоящее из взаимодействующих частей. Объѐм и содержание любой конкретной системы тесно связаны с определением соответствующих параметров надсистемы, в которую составной частью входит изучаемая система. Кроме того, сама система для полного своего определения должна быть подразделена на развивающиеся и взаимодействующие в еѐ границах подсистемы. Основными пятью аспектами рассмотрения системы являются структура, происхождение, развитие, динамика и вещество. В соответствии с этими аспектами главными принципами и методами изучения системы являются следующие: структурносистемный, генетико-системный, историко-системный, динамико-системный и вещественносистемный. В качестве объекта исследования в данной работе принят регион Урала, для обозначения которого используется аббревиатура СУ (система Урала). Надсистемой выбранного региона (НСУ – надсистема Урала) является участок континентальной земной коры центральной части Евразии, включающий территорию современного Урала, восточную окраину Русской платформы и западную окраину Западно-Сибирской плиты. В работе рассматриваются такие подсистемы Урала, как Центрально-Уральское поднятие, ЗападноУральская зона складчатости и Предуральский краевой прогиб.

137

Глава 1. Надсистема региона, методика еѐ анализа Рассмотрение НСУ необходимо для изучения происхождения и эволюции связей Урала с соседними тектоническими системами, в частности – роли в системе Урала крупных поперечных структур, продолжения которых прослеживаются и на Русской платформе, и на Западно-Сибирской плите.

1.1. Структура НСУ На рис. 1 [иллюстрации в архиве не обнаружены] показаны основные секущие Урал тектонические зоны: Усть-Обская, Берѐзовская, Печорская, Серовская, Златоустовская и Северо-Прикаспийская [1]. Как предполагает И.С. Огаринов, эти зоны являются глубинными разломами. Наиболее чѐтко выражена в структуре Урала Серовская тектоническая зона. С ней, по А.А. Пронину [2], совпадает Тимано-Монгольский геосинклинальный, или УралоСаяно-Тяншанский складчатые пояса. С региональными поперечными глубинными разломами Урала связаны наложенные на Уральский хребет зоны поперечных поднятий и опусканий. С выявлением этих зон И.И. Горским (1958), Г.В. Вахрушевым (1959) и другими исследователями [2] началось изучение поперечных структур Урала. Усть-Обский, Берѐзовский, Печорский, Серовский и Златоустовский глубинные разломы ограничивают с юга соответственно следующие поперечные поднятия: ПайхойскоХарбейское, Большеземельско-Колвинское, Тиманское и Кусинское. К СевероПрикаспийскому глубинному разлому с юга примыкает Домбровско-Карабутакское поднятие. С этими поднятиями совпадают зоны выходов на земную поверхность архейских и раннепротерозойских пород. В обобщѐнном виде поперечные структуры Урала, то есть секущие Урал глубинные разломы, поднятия и прогибы, можно определить как планетарные тектонические структуры, имеющие форму дуг. Усть-Обская, Берѐзовская, Печорская, Серовская, Златоустовская дуги направлены своей выпуклостью на юго-запад, Северо-Прикаспийская дуга – на северовосток. Структура самого Уральского хребта также может быть представлена в виде, по крайней мере, двух региональных обращѐнных на запад дуг (Рис. 2). Дугообразную форму имеет большинство региональных и планетарных структур, из которых наиболее известными являются Гималайская, Индонезийская, Курильско-Камчатская, Алеутская и многие другие [3]. Анализ глубинного строения дугообразных тектонических структур можно провести на примере наиболее изученной Курильско-Камчатской дуги [4]. На схеме (Рис. 3) видно, что в основании этой дуги на дно океана выходит сколовая поверхность пологого надвига, плоскость которого фиксируется наклонной границей расположения в земной коре магнитовозмущающих тел, отражающими сейсмическими площадками и гипоцентрами землетрясений. Хорошая корреляция разнообразных параметров, характеризующих плоскости надвигов, возможна вследствие высокой современной тектонической активности Курильско-Камчатского региона. В палеозойской геосинклинали, какой является Урал, специфические признаки региональных надвигов в значительной степени затушѐваны мезо-кайнозойскими геологическими процессами, однако анализ профилей глубинного сейсмического зондирования показывает наличие реликтов сколовых надвиговых поверхностей, обусловивших формирование дугообразных тектонических поясов Урала (Рис. 4). Широкое распространение на Земле региональных тектонических дуг вызывает необходимость искать причину происхождения этих структур в общих закономерностях деформаций земной коры.

138

1.2. Происхождение НСУ Как показывает структурный тектонический анализ, сейсмические границы могут быть отождествлены с плоскостями надвигов. С этой точки зрения дугообразная форма тектонических зон определяется проекциями фронтальных зон надвигов на земную поверхность. Совокупность сейсмических границ, изображѐнная по широтному профилю через Урал на рисунке 4 подразделяется на две большие группы, отличающиеся преимущественным падением границ на восток или на запад. В главную эпоху складкообразования на Урале наиболее активными были поверхности надвигов, наклонѐнные к востоку. Именно по этой причине основные тектонические зоны Урала обращены своими дугами на запад. Однако существование плоскостей надвигов, падающих к западу, свидетельствует о периодах тектонической активности, когда напряжения в земной коре были обусловлены давлением со стороны Русской платформы. На меридионально расположенных профилях сейсмические границы имеют северный и южный наклоны. Таким образом, по аналогии с современным тектоническим планом региона можно предположить, что изображѐнные на рис. 1 Усть-Обская, Берѐзовская, Печорская, Серовская и Златоустовская тектонические зоны обязаны своим происхождением региональным надвигам, направленным с северо-востока на юго-запад, а СевероПрикаспийская зона, обращѐнная своей выпуклостью на север, образована надвигом с юга. Разнообразная ориентировка надвигов может свидетельствовать только о том, что земная кора находится в состоянии общего сжатия. В качестве обоснования существования такого сжатия земной коры могут быть приведены следующие данные. На рис. 5, 6, 7, 8 [иллюстрации см. выше] изображены взаимообусловленные графики, показывающие изменение основных планетных характеристик Земли за всю историю еѐ существования. Начальные общие параметры планеты были впервые вычислены К.Э. Циолковским [5] и откорректированы на основании работ [6] и [7]. В прошлом веке гипотеза сжимающейся (контрактирующей) Земли была основана на одном только предполагавшемся явлении еѐ остывания. Современные астрономические данные свидетельствуют об иной более существенной причине векового сжатия Земли – замедлении еѐ вращения планетными и солнечными приливами. Связанное с увеличением продолжительности суток вековое уменьшение центробежных сил приводит к нарушению равновесия между гравитационными и центробежными силами. Преобладающие при замедлении вращения Земли силы тяготения вызывают уплотнение планеты и дробление земной коры на глыбы, перекрывающие одна другую по наклонным региональным разломам. Основное сокращение поверхности земной коры происходит в подвижных зонах литосферы – региональных надвигах. При восходящем движении по наклонному глубинному разлому надвигающаяся глыба давлением и тяжестью вызывает прогибание края нижней глыбы, образуя постепенно заполняемый осадками передовой геосинклинальный прогиб. На поздних стадиях развития регионального надвига осадочные породы передового прогиба сминаются и приподнимаются передовыми складками, которые отделены от более глубоких осадочных толщ сколовыми поверхностями разломов. Так возникают характерные для региональных надвигов пакеты тектонических пластин. Наиболее древней структурой на территории современного Урала является пересекающий его Тимано-Монгольский геосинклинальный пояс, образовавшийся 2-2,5 млрд. лет назад [2]. Характерная дугообразная форма этого пояса и большая протяжѐнность (свыше двух тысяч километров) позволяют считать его образованным региональными надвигами.

1.3. Развитие НСУ Развитие Тимано-Монгольского геосинклинального пояса протекало на протяжении карельского, байкальского и раннекаледонского геотектонических циклов [2]. Достаточно 139

определѐнно эволюцию этой структуры можно проследить, начиная с байкальской тектонической эпохи. По отношению к Тимано-Монгольскому геосинклинальному поясу ассимилированные современными уральскими орогенными поясами Башкирский, Уралтауский, Восточно-Уральский и Мугоджарский блоки в кембрии представляли собой единое тектоническое поднятие, выраженное в рельефе как плоскогорье на северо-восточном краю древней эпибайкальской платформы. В рифее ныне меридионально расположенная Уральская геосинклиналь ещѐ не существовала, а территория, прилежащая с юга к Серовскому глубинному разлому, представляла собой широкую перикратонную зону опускания дорифейского фундамента. Допалеозойский возраст и преимущественная тиманская ориентация БашкирскоМугоджарского древнего поднятия позволяют предположить, что это поднятие возникло как тектоническая пластина или пакет пластин, формирующихся по фронту ТиманоМонгольского регионального надвига. В раннекаледонском цикле сохранялось северо-западное направление структурноформационных зон Башкирско-Мугоджарского поднятия. Ордовикский период на Среднем Урале характеризуется широкой трансгрессией в тремадокском и аренигском веках. Особенно большая трансгрессия отмечается в среднем ордовике.

1.4. Динамика НСУ В течение палеозоя, мезозоя и кайнозоя Усть-Обский, Берѐзовский, Печорский, Серовский, Златоустовский и другие подчинѐнные им поперечные разломы, а также разделяемые ими блоки земной коры претерпели тектоническую активизацию. Каждый из поперечных блоков в позднем докембрии и фанерозое сохранял в общем однонаправленность тектонических движений [2]. И.И. Горский (1958) впервые выделил поперечные структуры Урала как самостоятельные тектонические образования именно благодаря тому, что была обнаружена активность этих структур в мезозое и кайнозое. Активизацию широтных дислокаций Южного Приуралья со второй половины миоцена и в плиоцене отмечал Г.В. Вахрушев [8].

1.5. Вещество Докембрийские отложения на Восточном склоне Урала по составу сходны с аналогичными по возрасту отложениями Западного склона Урала и образуют одну тектоническую зону – реликт Тимано-Монгольской геосинклинали [2]. Докембрийские отложения представлены здесь преимущественно осадочными породами обломочного состава. Тип, масштабы и состав продуктов платформенного эффузивного магматизма (трапповые и щелочные фации) в этой зоне по обе стороны Урала также примерно одинаковы. В районе Башкирского поднятия в докембрии формировались граниты и гнейсы. Осадконакопление в области, расположенной к югу от Серовского глубинного разлома, происходило в широком перикратонном прогибе. В среднем ордовике широкое распространение карбонатных отложений свидетельствует о развитии в пределах прогиба максимальной в раннекаледонский цикл трансгрессии.

1.6. Общие вопросы методики системного изучения НСУ Главные поперечные структуры Урала представляют собой фронтальные зоны надвигов одной глыбы земной коры на другую. Эти надвиги возникают в результате общего сжатия Земли. Дугообразная форма надвигов в плане объясняется видом проекции плоскости скалывания на земную поверхность. Одним из наиболее древних и интенсивно развивавшихся поперечных региональных надвигов Уральской зоны является ТиманоМонгольский надвиг. Таким образом, методика системного изучения НСУ может быть определена как составная часть общей методики изучения земной коры и еѐ основных структурных элементов – взаимодействующих глыб.

140

Глава 2. Система Урала, методика еѐ анализа 2.1. Структура Урала Характерной особенностью Урала является его линейно вытянутая форма и общая субмеридиональная ориентировка основных структурных элементов. В 1919 году изгиб Урала в области Уфимского плато А. Карпинский объяснял наличием «малого подземного горста» [9]. В 30-х годах о массиве под Уфимским плато, как о препятствии, мешающем распространяться на запад складкам Урала, писали также А. Архангельский [10] и ряд других исследователей. Не исключая влияния на формирование Урала некоторых жѐстких тектонических структур Восточно-Европейской платформы, существование изгиба Урала можно объяснить и другими причинами. Структура Урала по простиранию может быть в общем представлена в виде двух обращѐнных на запад региональных надвигов – Северо-Уральского и Южно-Уральского (Рис. 2). В этом случае изгиб Урала объясняется формой стыка двух региональных дугообразных структур. На рис. 2 показано, что фронт Северо-Уральского регионального надвига образуют Уральско-Ляпинский и Сысертский антиклинории, а Южно-Уральского – Башкирский и Северо-Сосьвинский антиклинории. Анализ широтных разрезов через Урал, построенных по данным ГСЗ и других геофизических исследований, показывает, что наряду с системой надвиговых поверхностей восточного падения на территории Урала существуют системы аналогичных дислокаций с западным падением. Роль каждой из этих систем дислокаций в формировании Урала выявляется при рассмотрении вопросов о его происхождении и развитии.

2.2. Происхождение СУ Как выяснилось из анализа развития надсистемы Урала, в раннем палеозое на месте современного Уральского хребта располагались преимущественно широтно ориентированные тектонические структуры. Образование Урала с его современной субмеридиональной ориентировкой структурно-фациальных зон началось с раннего силура, в таконскую эпоху тектонической активизации. Как полагает Г.С. Семченко [11], наступление геосинклинальных условий на Урале сопровождалось образованием нескольких глубоких субмеридиональных трогов с интенсивным излиянием на земную поверхность преимущественно основных магм. Следы этих трогов обнаружены в области Челябинско-Брединского, Магнитогорского и Зилаирского погружений. Волна формирования глубоких грабенообразных впадин распространялась из эвгеосинклинальной зоны в сторону Восточно-Европейской платформы. Развитие Северо- и Южно-Уральских региональных надвигов шло несинхронно, что подтверждается определениями возраста соответствующих магматических формаций. В Тагильской зоне, расположенной по фронту Южно-Уральского регионального надвига, порфиритовая формация именновской свиты образовалась в раннем силуре. Аналогичные образования по фронту Северо-Уральского регионального надвига в Магнитогорской вулканогенной зоне появляются только в раннем девоне. Такое же соотношение во времени проявления магматизма наблюдается и при извержении в этих областях ордовикских диабазов и спилитов. Как показали Иванов С.Н., Ефимов А.А. и другие, северная Тагильская и южная Магнитогорская вулканогенные зоны продолжают одна другую только в современном структурном плане Урала [12]. Силурийские же и девонские отложения магнитогорского типа отделены от одновозрастных отложений тагильского типа тектонической границей северо-северо-восточного простирания. Эта граница осложнена более поздней складчатостью и подчѐркнута мощной полосой серпентинового меланжа. Исходя из этого, авторы заключают, что осложнения магнитогорского типа первоначально располагались восточнее тагильских и позднее были шарьированы к западу. Таким образом, Сакмарская, 141

Кракинская и Нязепетровская зоны развития меланократовых пород рассматриваются как фронтальная часть единой тектонической пластины, образовавшейся в позднем силуре.

2.3. Развитие СУ Начало позднекаледонской эпохи тектонической активности Урала относится к позднему силуру, конец – к рубежу между ранним и средним девоном [2]. В эту эпоху в зону активного действия Уральских региональных надвигов были вовлечены блоки БашкирскоУралтауского эпибайкальского массива. Вследствие высокой степени их дислоцированности и метаморфизма они не подвергались складчатым деформациям. В позднекаледонскую эпоху выделяются три фазы движений земной коры в области Урала: предверхнелудловская, предраннедевонская и предэйфельская. В эти фазы сформировались Тагильская и Магнитогорская эвгеосинклинальные области Южно- и Северо-Уральского регионального надвигов. В раннем девоне в западной части Магнитогорской эвгеосинклинали образовались надвиги Сакмарской зоны. Начало герцинской эпохи тектонической активизации характеризуется энергичным диастрофизмом. В фаменское время на Урале накапливаются мощные граувакковые толщи. В турне происходит поднятие Башкирского антиклинория. Интенсивным складкообразованием отличается в среднем карбоне эвгеосинклинальная зона. К рубежу между средним и поздним карбоном приурочена судетская фаза тектогенеза, характеризующаяся образованием гранитов. В пермское время происходит общий подъѐм Урала и Приуралья. В мезозое на восточном склоне Урала возникают узкие меридиональные грабены. В юре и в мелу Урал был сильно выровнен. Отдельные фрагменты этих поверхностей выравнивания сохранились ныне в наиболее приподнятых частях зоны Западно-Уральской складчатости, Центрального Урала и Зауралья на высотах от 400 до 700 м [13].

2.4. Динамика СУ Первые представления о неотектонической активности Урала высказаны, вероятно, первым русским сейсмологом А.П. Орловым [14]. Об исключительно важной роли молодых, в том числе четвертичных, тектонических движений в приобретении Уралом современного рельефа писали Н.А. Кулик (1926) и Г.Н. Фредерикс (1927) [15]. По данным А.П. Рождественского, районы Среднего Урала, Приуралья и Зауралья за неотектонический этап были подняты современными тектоническими движениями на 200250 м, Белебеевская возвышенность, Общий Сырт, Уфимское плоскогорье – на 350-450 м, Башкирский антиклинорий – на 500-700 м [15]. Как следует из материалов повторных нивелировок по линиям уральских железных дорог, центральные зоны Урала за последние полвека поднимались со скоростью на Среднем Урале до 1-2 мм/год и на Южном Урале до 3-5 мм/год [16].

2.5. Вещество СУ Сложное строение Урала, общий структурный план которого образуют, по крайней мере, два региональных надвига, подчѐркивает расположение в плане поясов начальных основных вулканитов Урала. Общая длина этих поясов более двух тысяч километров. В раннем силуре на Южном Урале образуются диабазовая, кремнистая и кремнистоглинистая формации (силурийские отложения Сакмарской зоны и Западных Мугоджар, поляковская свита Учалинской зоны Южного Урала, Невьянская свита у г. Полевского). Силурийские базальты отличаются малым содержанием К 2О, пониженным содержанием TiO2 и низкой степенью окисленности железа. Разрушение крупных островных дуг, возникших на Урале в силуре и девоне, приводит к образованию мощных зон вулканомиктовых пород, туфов, граувакк, флиша и олистостром с обломками офиолитов.

142

В раннефранское время происходят излияния диабазов колтубанской свиты. В раннем карбоне на территории Урала на больших площадях идѐт накопление морских карбонатных осадков. В эвгеосинклинальной зоне изливаются подушечные палеобазальты. В среднем и позднем карбоне на территориях Зилаирского синклинория и Уфимского амфитеатра формируются мощные толщи флиша и флишоидов. На рубеже между средним и поздним карбоном в эвгеосинклинальной зоне происходит гранитообразование, по масштабам превышающее предыдущие и последующие эпохи. Общий подъѐм Урала и Приуралья в пермский период приводит к образованию мощной молассовой формации.

2.6. Общие вопросы методики системного изучения Урала Приведѐнные выше данные свидетельствуют о том, что Урал возник в результате формирования, по крайней мере, двух Северо- и Южно-Уральского региональных надвигов. Изгиб Уральского хребта в области Уфимского плато может быть объяснѐн естественной формой области стыка северной и южной дуг хребта. Анализ широтных профилей глубинного сейсмического зондирования через Урал показывает, что наряду с глубинными разломами, падающими на восток, в области Урала проявляли свою активность глубинные разломы, имеющие наклон на запад [17]. С активностью этих разломов, из которых одна большая группа выходит на земную поверхность на Восточном склоне Уральского хребта, связывается образование здесь мезозойских грабенов.

Глава 3. Основные подсистемы Урала, методика их анализа 3.1. Структура ПСУ Основными элементами современной структуры Урала являются с запада на восток Предуральский краевой прогиб (ПКП), Западно-Уральская зона складчатости (ЗУС), Центрально-Уральское поднятие (ЦУП), Тагило-Магнитогорский прогиб (ТМП) и другие, располагающиеся к востоку от перечисленных. В данной работе в качестве примеров подсистем Урала анализируются ПКП, ЗУС и ЦУП. Все структурные элементы Урала отличаются друг от друга гипсометрическим положением, интенсивностью тектонических дислокаций, соотношением в разрезе магматических, метаморфических и осадочных пород. В последние годы в составе ПКП, ЗУС, ЦУП, ТМП обнаружены сходные для всех этих зон Урала элементарные структуры – тектонические пластины (Рис. 9). Как следует из работ Камалетдинова М.А., Руженцева С.В., Иванова С.Н. и других исследователей, Урал в целом и отдельные его зоны представляют собой пакеты тектонических пластин, надвинутых и шарьированных на восточный край ВосточноЕвропейской платформы из эвгеосинклинальной зоны Урала [18, 19]. На Южном Урале Центрально-Уральское поднятие (антиклинорий Уралтау) имеет длину более 400 км, ширину от 15 до 35 км и состоит из двух тектонических пластин, надвинутых одна на другую с востока. Западно-Уральская зона складчатости на Южном Урале включает области Башкирского антиклинория и Зилаирского синклинория, состоящих каждый из пяти крупных тектонических пластин. В области южноуральской части Предуральского краевого прогиба выделяется не менее трѐх тектонических пластин. По мнению М.А. Камалетдинова и других исследователей, во всех основных структурных зонах Урала складчатость формируется в результате деформаций фронтальных областей тектонических пластин во время их надвиговых перемещений [18]. Г.С. Сенченко отмечает, что в современной структуре Южного Урала выделяются две общие дивергентные системы складчатости, осевые зоны которых располагаются в срединных частях Зилаирского и Магнитогорского погружений [11]. Сведения о существовании на Урале надвиговых зон с западным наклоном сместителей содержатся также и в работе М. Камалетдинова [18].

143

3.2. Происхождение ПСУ Наиболее ранние тектоно-магматические процессы, приведшие к становлению меридионально ориентированного Урала, произошли в области эвгеосинклинали, то есть на территории Магнитогорской палеовулканогенной зоны. В силуре здесь образовались первые субмеридиональные грабенообразные впадины, в силуре и девоне – первые островные дуги. В восточной части миогеосинклинальной зоны Урала в раннем и среднем девоне сформировались мощные барьерные рифы, к западу от которых по восточной окраине Русской платформы простиралось девонское море. Возникновение ЦУП, ЗУС и ПКП обусловлено формированием всѐ более утолщающихся и постепенно сдвигающихся на запад пакетов тектонических пластин, которые возникли по фронту Северо- и Южно-Уральского региональных надвигов. Под тяжестью пакетов пластин и в результате бокового давления надвигов прогнулся кристаллический фундамент окраин Восточно-Европейской платформы, образовав в начале каменноугольного периода Предуральский краевой прогиб.

3.3. Развитие ПСУ В позднем силуре и раннем девоне фронтальные края надвигающихся с востока тектонических пластин Уральской палеоэвгеосинклинали обозначали островные дуги. По мере дальнейшего развития надвигов в области островных дуг по фронтальным краям тектонических пластин возникли горные хребты, совокупность которых в позднем палеозое образовала интенсивно и глубоко размывающееся Центрально-Уральское поднятие. В позднем силуре и раннем девоне наряду с надвигами, поверхности сместителей которых погружались на восток, на территории Центрально-Уральского поднятия проявляют активность надвиги с запада. В западной части Центрально-Уральского поднятия выделяется максютовский комплекс метаморфических пород, характеризующий один из таких надвигов [20]. Тектоническая активизация надвигов с запада привела к ограничению распространения из эвгеосинклинали на запад девонского моря, а затем, в среднем и позднем девоне, к общему погружению миогеосинклинальной области Среднего и северной части Южного Урала под уровень моря во время наибольшей девонской трансгрессии. В раннем карбоне началось формирование Предуральского краевого прогиба. В позднем карбоне и ранней перми к западу от Центрального Уральского поднятия образовалась Западно-Уральская зона складчатости, причѐм вначале в области Среднего, а затем Северного Урала. Формирование складчатости продолжалось в течение поздней перми. С начала мезозоя ЦУП и ЗУС вступили в стадию платформенного развития. К началу триаса эти структуры были в значительной мере пенепленизированы.

3.4. Динамика ПСУ В палеоген-неогеновое время на территории ЦУП, ЗУС и ПКП тектонически самыми активными были структуры северо-восточного и северо-западного простирания. Одним из подтверждений этому является юго-восточная ориентация системы изосейст во время наиболее сильного на Урале землетрясения 17 августа 1914 года, сотрясения от которого были зарегистрированы от Чердыни до Кургана (Рис. 10) [21].

3.5. Вещество ПСУ На Южном Урале ядро антиклинория Уралтау сложено выходящими на поверхность глубоко метаморфизованными осадочными и вулканогенными породами среднего и позднего рифея. На крыльях Уралтау залегают преимущественно ранне- и среднепалеозойские осадочные отложения, относительно слабо затронутые процессами метаморфизма. В западной зоне Уралтау породы максютовского комплекса по литологии 144

сопоставимы с эвгеосинклинальными отложениями раннего и среднего палеозоя: ультрабазитами, габброидами, основными эффузивами, вулкано-хемогенными кремнями. На Среднем Урале при доордовикском возрасте ядер антиклинориев восточной зоны миогеосинклинали западное крыло Верхнепечорско-Исовского антиклинория слагают послеордовикские сравнительно небольшие массивы и малые интрузивные тела ультрабазитов, габброидных пород гранитоидов, дайки габбро-диабазов. При значительном участии в строении Западно-Уральской зоны складчатости докембрийских толщ (особенно на территории Башкирского антиклинория) основная масса слагающих эту зону пород представлена девонскими, каменноугольными и раннепермскими отложениями. Причѐм девонские и каменноугольные породы вплоть до среднего карбона являются литифицированными осадками платформенного типа, позднекаменноугольные – содержат черты флиша, а раннепермские, вплоть до артинских, являются молассами орогенного цикла. Кунгурские отложения (песчаники и гипсы) свидетельствуют о начале обмеления морского бассейна перед наступлением на этой территории континентального режима. Предуральский краевой прогиб заполняют в основном палеозойские отложения, разрезы которых по простиранию прогиба несколько отличаются друг от друга. В отличие от подстилающих силурийских и девонских отложений, представленных пачками терригенных и карбонатных пород, раннекаменноугольным отложениям свойственно полосовое расположение вдоль Урала основных фаций. Основными породами карбона являются известняки и доломиты. Пермские отложения Предуральского прогиба представлены сложным молассовым комплексом с чѐткой субмеридиональной зональностью. Мезозойские отложения в Предуральском прогибе распространены незначительно на его северном и южном окончаниях.

3.6. Общие вопросы методики системного изучения ПСУ Несмотря на существенные отличия ПКП, ЗУС и ЦУП в отношении гипсометрического положения, вещественного состава, времени происхождения и занимаемого каждой структурой общего места в системе Урала, с тектонической точки зрения эти структуры построены достаточно однородно и представляют собой пакеты тектонических пластин, надвинутые на восточный край Русской платформы из эвгеосинклинальной зоны Урала. Наличие надвиговых поверхностей, наклонѐнных на запад, допускает возможность выявления тектонических пластин, образовавшихся в результате действия на систему Урала тектонических напряжений с запада. Глава 4. Рубрикатор информационно-поисковой системы «ИПС – Региональная геология» В связи с созданием специалистами геологической службы страны автоматизированной системы управления геологоразведочными работами – «АСУ-Геология», представляется возможным использовать изложенный выше вариант системного подхода при разработке соответствующей ИПС. Такая ИПС предназначается для совершенствования процессов сбора, обработки, хранения, поиска и анализа различных видов информации по региональной геологии (в том числе геологии Урала) и смежным отраслям знаний. В качестве основных принципов разработки рубрикатора ИПС «Региональная геология» могут быть выделены следующие основные положения: 1. Структура рубрикатора в общих чертах должна быть аналогична структуре общепринятой в библиотечной службе страны библиотечно-библиографической классификации.

2. Предметный принцип рубрикации в соответствии с преимущественно предметной спецификой информации по региональной геологии обеспечивает наибольшие удобства в использовании ИПС.

145

3. Структура и наполнение рубрик должны обеспечивать возможность многоаспектных поиска и использования содержащейся в информационно-поисковой системе информации. Предлагается следующий вариант рубрикатора «ИПС – Региональная геология» с таблицей многоаспектного индексирования соответствующей информации. Рубрикатор научно-технической информации по региональной геологии и смежным наукам Общество 01 Общество в целом. Марксистско-ленинское учение о природе и обществе 02 Социалистическая общественно-экономическая формация 03 Капиталистическая формация 04 Докапиталистическая формация 05 Международное сотрудничество Науки 06 Науки в целом 07 Философские науки 08 Социальные науки 09 Информатика 10 Технические науки 11 Математика 12 Механика 13 Физика 14 Химия 15 Биология 16 География Технические системы 17 Искусственная природная среда 18 Техника и промышленность в целом 19 Горная промышленность. Геотехника. Геотехнология 20 Химическая промышленность 21 Нефтяная промышленность 22 Газовая промышленность 23 Угольная промышленность 24 Металлургия 25 Машиностроение 26 Электротехника 27 Вычислительная техника 28 Радиоэлектроника 29 Приборостроение 30 Строительство 31 Сельское хозяйство 32 Транспорт 33 Связь 34 Печать. Типография Полезные ископаемые 35 Месторождения рудные 01 Месторождения различных групп металлов 02 Месторождения чѐрных металлов 03 Месторождения цветных металлов 04 Месторождения благородных металлов 146

05 Месторождения радиоактивных металлов 06 Месторождения рассеянных металлов 36 Месторождения неметаллических полезных ископаемых 01 Месторождения минеральных строительных материалов 02 Месторождения вяжущих материалов 03 Месторождения огнеупорно-керамического сырья 04 Месторождения химического сырья и агрономических руд 05 Месторождения пьезооптического сырья и драгоценных камней 06 Месторождения изоляционных материалов 07 Месторождения отбеливающих земель 08 Месторождения прочих видов неметаллического сырья 37 Месторождения горючих полезных ископаемых 01 Месторождения угля 02 Месторождения горючих сланцев 03 Месторождения торфа 04 Месторождения нефти 05 Месторождения природных газов Геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера, биосфера,) 38 Геосферы в целом 39 Атмосфера в целом. Климат 40 Гидросфера в целом 01 Океан 02 Моря 03 Реки 04 Озѐра 05 Болота 06 Подземные воды 07 Ледники Литосфера 41 Литосфера в целом 42 Глыбы 43 Плиты 44 Тектонические пластины 45 Блоки 46 Геосинклинали 47 Рифты 48 Разломы 49 Антеклизы 50 Синеклизы 51 Своды 52 Впадины 53 Валы 54 Локальные структуры 55 Горсты 56 Флексуры 57 Карст 58 Вулканы 59 Рифы 60 Бары 61 Русловые формы 62 Ландшафты

147

Биосфера 63 Биосфера в целом 64 Растения и животные 01 Растения ископаемые 02 Животные ископаемые 65 Мантия 66 Ядро Горные породы 67 Горные породы в целом 68 Фации 69 Формации 70 Магматические породы в целом 71 Известково-щелочные магматические породы 72 Щелочные магматические породы 73 Метаморфические породы 74 Осадочные породы в целом 75 Песчаные горные породы 76 Глинистые горные породы 77 Соленосные породы. Гипсы 78 Карбонатные породы 79 Кремнистые породы 80 Железосодержащие породы 81 Органогенные породы в целом 82 Ископаемые угли 83 Нефтесодержащие породы 84 Газосодержащие породы Кристаллы 85 Кристаллы в целом Минералы 86 Минералы в целом 01 Самородные элементы. Интерметаллические соединения. Карбиды 02 Арсениды. Сульфиды. Селениды. Теллуриды. Сульфосоли 03 Галогениды 04 Окислы 05 Нитраты. Танталаты. Титанаты 06 Карбонаты 07 Бораты 08 Сульфаты 09 Селениты и теллуриты 10 Вольфрамиты. Молибдаты. Хроматы 11 Фосфаты. Арсенаты. Ванадаты 12 Силикаты 13 Органические соединения 14 Искусственные минералы Элементы 87 Элементы и их простые соединения 01 Металлиды. Карбиды. Бориды. Фосфиды. Нитриды 02 Сульфиды 03 Галоидные соединения 04 Окислы 05 Силикаты. Титанаты. Цирконаты. Тораты. Станнаты 148

06 Прочие соединения кислородных кислот 07 Органические соединения 88 Планеты 89 Спутники 90 Метеориты 91 Космическая пыль 92 Звѐзды 93 Галактики 94 Вселенная

Литература 1. Огаринов И.С. Глубинное строение Урала. – М.: Наука, 1974.

2. Пронин А.А. Основные черты истории тектонического развития Урала. Каледонский цикл. – Л.: Наука, 1971.

3. Островные дуги. – М.: ИЛ, 1952.

4. Баньковский Л.В. и др. К вопросу о структурных и динамических взаимоотношениях вулканических поясов и зон Беньофа // Глубинное строение, магматизм и металлогения Тихоокеанских вулканических поясов. – Владивосток, 1976.

5. Циолковский К.Э. Собрание сочинений: Т. 4. – М.: Наука, 1964.

149

6. Бакулин Н.И. и др. Служба точного времени. – М.: Наука, 1968.

7. Смирнов Л.С. и др. О возможности изменения силы тяжести с геологическим временем // Доклады АН СССР, серия Геология, 1969. Т. 187, № 4.

8. Вахрушев Г.В. О широтных и субширотных зонах дислокаций Южного Урала и Предуралья // Вопросы геологии восточной окраины Русской платформы и Южного Урала. Вып. 11. – Уфа, 1959.

9. Олли А.И. К вопросу о широтной тектонической поясности Урала // Советская геология, 1966, № 7.

10. Архангельский А.Д. Геологическое строение СССР. НКТП, 1932.

11. Сенченко Г.С. Складчатые структуры Южного Урала. – М.: Наука, 1976.

12. Иванов С.Н. и др. Природа Уральской геосинклинали // Доклады АН СССР, серия Геология, 1972, т. 206, № 5.

13. Шуб В.С. Древние поверхности выравнивания, принципы их выделения и некоторые закономерности формирования рельефа Урала // Материалы по геоморфологии Урала. Вып. 2. М.: Недра, 1971.

14. Орлов А.П. О землетрясениях в Приуральских странах // Труды Общества естествоиспытателей при Казанском университете. Т. 3, вып. 1. Казань, 1873.

15. Рождественский А.П. Некоторые вопросы структурного и геоморфологического развития Урала в неотектонический этап // Материалы о геоморфологии Урала. Вып. 2. – М.: Недра, 1971.

16. Геология СССР. Т. XII, ч. 1, кн. 2.

17. Дружинин В.С. и др. Связь тектоники и магматизма с глубинным строением Среднего Урала по данным ГСЗ. – М.: Недра, 1976.

18. Камалетдинов М.А. Покровные структуры Урала. – М.: Наука, 1974.

19. Руженцев С.В. Краевые офиолитовые аллохтоны. – М.: Наука, 1976.

20.Иванов С.Н. и др. Палеозойская история Урала // Магматизм, метаморфизм и рудообразование в геологической истории Урала. – Свердловск, 1974.

21. Вейс-Ксенофонтова З.Г. и др. К вопросу о сейсмической характеристике Урала // Труды Сейсмологического института АН СССР. – М.-Л., 1940.

150

Содержание 2 – Варианты плана (содержания) книги «Урал» 4 – Эволюция Земли. Некоторые особенности строения и развития Урала (рукопись) 11, 23, 24, 31 – Из переписки с отцом 24 – Уральская геосинклиналь (рукопись) 29 – Глубинное строение и история Урала (рукопись) 35 – [Геосинклинали и Урал] (черновые наброски и конспекты) 65 – Тектоника Урала (рукопись) 74 – Алмазный ли край Урал?

76 – Находит тот, кто ищет 79 – Дороги по дну океана 83 – Текла ли Кама в Ледовитый океан?

84 – Буркочимские аномалии 87 – Вѐлсовский мрамор 89 – Надежда – Предуральский прогиб 89 – Ошибка Алана Уэбба 91 – Тайны застывших стрелок 93 – Тезисы доклада на 23-й сессии Международного геологического конгресса 96 – Эксперимент «Терелла» 98 – Землетрясения на Урале (1969) 99 – Колыбели горных хребтов 101 – Откуда вы, Уральские горы?

104 – Геология берегов Чусовой (рукопись) 114 – К вопросу об эволюции литосферы 115 – Некоторые особенности тектонического развития Восточно-Европейской платформы 117 – Землетрясения на Урале (1975) Приложение 125 – О разработке плана геологоразведочной отрасли Пермской области на 13-ю пятилетку (рукопись) 127 – Химия вулканов (У порога вулканохимии) 137 – Методика системного изучения регионов на примере Урала [Рукопись]

151