Земляне о Земле



10 000 лет назад
Исследователи из Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта, изучая в горных районах Средней Азии историю землетрясений за последние 10 тысяч лет, пользовались двумя методами исследований - радиоуглеродным и археологическим. Анализируя состав органических остатков в районах разломов, где в рельефе видны смещения типа сдвигов, сбросов и т. п., а также определяя возраст стоянок древнего человека в этих местах по виду найденных орудий (отщепов, пластин, микроскребков), исследователи датировали «доисторические» землетрясения. Оказалось, что за пять - семь тысяч лет скорости как вертикальных, так и горизонтальных смешений вдоль плоскостей разрывов могут составлять 1-5 миллиметров в год. Но происходили эти смещения периодически, а не постоянно. Вполне вероятно, что причина их - сильные землетрясения. Зная частоту землетрясений, можно построить более обоснованные долгосрочные прогнозы этих грозных бедствий.

«Живой» марганец на дне океана
Десять процентов площади дна океана покрыто скоплениями железомарганцевых конкреций. Запасы руд здесь оцениваются сотнями миллиардов тонн. Откуда же появились там столь богатые залежи и идет ли образование конкреций сегодня? Исследования, проведенные в МГУ, показывают, что если говорить о марганце, то накопление его на дне морском вполне возможно и в наши дни. Вероятно, попадающий в океан вместе с речным стоком четырехвалентный марганец концентрируется в живых организмах. Здесь же идет его восстановление до двухвалентного, который после гибели организмов возвращается в морскую воду. Часть его постепенно окисляется кислородом и переходит в устойчивые соединения. Процесс этот ускоряют марганцевые бактерии. Содержание марганца в воде, конечно, очень мало, но в некоторых слоях воды идут процессы адсорбции, которые приводят к концентрации марганца. Это и является причиной образования конкреций на дне океана.

Загадка «лунного» мышьяка
Нет, это не «лунный» камень из романа Коллинза и не разновидность полевого шпата, который тоже называют лунным. Речь идет о самородном мышьяке. Геологам он известен как зернистый минерал, встречающийся чаще всего в виде невзрачных натеков и корок, вкраплений, прожилок. Цвет его на свежем изломе оловянно-белый, но при выветривании самородный мышьяк становится черным. В общем, минерал как минерал. Но вот мышьяк, что нашли недавно, совершенно не окислялся! То есть вел себя, как самородное железо, обнаруженное на Луне.
Специалисты Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН поместили образцы минерала в весьма неблагоприятные условия: тут были и повышенная влажность, и загрязненность воздуха парами различных кислот. И что же? Спустя шесть лет хранения образцы не потускнели, между тем как самородный мышьяк, найденный в другом месте, за это время покрылся пленкой окисла.
Вероятно, устойчивость минерала к окислению связана с восстанавливающим действием радиационного излучения.
Нашли-то мышьяк в урановой руде, а не на Луне. Грунт также постоянно подвергается воздействию космического излучения.

Землетрясения, которых не будет
Землетрясения предупреждают о своем приближении многими сигналами, но лишь недавно специалисты научились понимать некоторые из них. Часто меняется состав газов в минеральных источниках. Причем и землетрясения бывают разные, к примеру, есть и такие, которые человек создает буквально собственными руками. В связи со строительством за последние годы гидроэлектростанций с большими объемами водохранилищ заметили, что после заполнения этих водохранилищ водой резко возрастает сейсмическая активность в районе ГЭС- И эти рукотворные землетрясения не похожи на естественные. Дагестанские геофизики наблюдали за Зурамкентскими минеральными источниками, расположенными вблизи Чиркейского водохранилища. До заполнения водохранилища землетрясения сопровождались повышением в минеральных источниках концентрации углеводородов, а после заполнения перед землетрясением в источниках увеличивалось содержание азота в минеральных водах. Двухлетняя серия экспериментов показала, что есть несомненная связь между составом газов в минеральных источниках и землетрясением. Но в каждом случае нужно проводить предварительное исследование в течение нескольких месяцев.

Сейсмология и уголь
Долгое время считалось, что вещество угля меняется под воздействием повышенных температур и давления. Поэтому бурые угли превращались в каменные, а они - в антрациты, в которых углерода содержится больше всего. Якутские ученые из Института физико-технических проблем Севера при шли к удивительному выводу. По их мнению, сейсмические и тектонические воздействия также увеличивают содержание углерода в органическом веществе углей. Имитируя воздействие сейсмических волн с частотой от одного до тридцати герц и вызывая этим упругие деформации образцов, исследователи обнаружили увеличение содержания углерода при температуре всего 20 градусов Цельсия! Наиболее активно процесс шел при частоте 30 герц. Что же происходит с углем? Процесс протекает, считают исследователи, подобно природному: сложные молекулы превращаются в более простые, в том числе и в углеводороды. Кроме того, образуются более упорядоченные высокомолекулярные системы, которые составляют нерастворимую часть органического вещества угля. А то, что все это идет при низких температурах, можно объяснить непосредственным превращением механической энергии в химическую в результате деформации электронных оболочек молекул (изменения межатомных состояний, валентных углов и т. п.).

Земля под рентгеном
Самая глубокая, одиннадцатикилометровая шахта на планете находится на Кольском полуострове. Но радиус Земли - шесть тысяч четыреста километров... Есть, конечно, иные методы «прощупывания» планеты: ультразвуковая локация, изучение сейсмических волн, но все они передают информацию лишь о десятках сотен километров земных пород. А для точных прогнозов, к примеру землетрясений, нужна информация о распределении плотности пород и в более глубоких пластах пород.
Физики из города Дубны предлагают просветить Землю нейтринным рентгеном. Нейтрино - это легчайшая из известных элементарных частиц. Еще одна ее особенность - очень малая величина взаимодействия с веществом. На этом и основан метод: если пропускать с одной стороны Земли на другую мощный пучок нейтрино и определить, насколько ослабнет он в толщине планеты, то можно одновременно узнать распределение плотности вещества, лежащего на пути пучка. Эта задача очень не проста и была решена учеными недавно для развивающейся области медицины - компьютерной томографии. Грубо говоря, суть ее в том, что если пропускать по некоторому пути какое-либо излучение разной интенсивности и регистрировать его ослабление, то с помощью ЭВМ можно определить не только общее количество вещества на пути, но его пространственное распределение, то есть плотность в каждой точке пути. Чем больше замеров будет сделано, тем точнее окажется результат.
Пока нет достаточно мощных ускорителей для создания пучков нейтрино нужной энергии и интенсивности. Для этой цели может подойти строящийся в Серпухове ускорительно-накопительный комплекс и планируемые ускорители в других странах. Детектора для регистрации пучка на другой стороне планеты тоже пока нет, но зато есть уже достаточно хорошо разработанные проекты. Скорее всего, сигналы примет кубический километр океанской воды. В этом «кубике» расположатся специальные приборы, которые зарегистрируют столкновение нейтрино с ядрами молекул воды. Учитывая эти столкновения, можно будет определить, сколько нейтрино дошло до детектора и сколько поглотилось Землей.

Стетоскоп для планеты
Стетоскоп - это довольно несложное устройство для прослушивания человеческого организма. Но иногда ученым бывает просто необходимо прослушать Землю. Для такого необычного «пациента» приходится отыскивать специальный «стетоскоп». В июне 1979 года московские энергетики совместно с геологами Кольского полуострова предложили использовать для этой цели высоковольтную линию электропередачи постоянного тока «Волгоград-Донбасс». Место эксперимента было выбрано не случайно: неподалеку расположен Воронежский кристаллический массив, строение которого давно интересует геологов. Мощный источник тока в таком стетоскопе» генерирует импульсы, которые возвращаются с искажениями. По степени изменения можно судить о характере преград, встретившихся на пути импульса.
В качестве источника тока использовалась непосредственно промышленная энергосистема, включающая Волжскую ГЭС. Ток, выпрямленный на подстанциях, подавался в землю через рабочие заземления. В тридцати пунктах, находящихся от заземлений на расстоянии от одного до четырехсот километров, замерялось электромагнитное поле, и в зависимости от изменений специалисты делали вывод о составе почвы.
Импульсы тока подавались в землю в течение получасовых сеансов и в зависимости от удаления точки замера поля длительность их менялась от десятков до сотен секунд. Причем эксперимент был организован так, что практически не мешал нормальной работе энергосистемы.
Подобные исследования, как надеются авторы разработки, в будущем позволят отыскивать районы, перспективные на нефть, газ, уголь, железо.

Изгибается ли Сахалин?
Много лет на Сахалине изучают движение земной коры. Океанографы, геодезисты, геологи Сахалинского комплексного научно-исследовательского института ДВНЦ РАН тщательно наблюдают за скоростями вертикальных движений пород острова. Оказалось, что северная часть острова сейчас в основном опускается со скоростью 2,3-8,0 миллиметра в год. Средняя же поднимается, скорость движения 0,2-7,3 миллиметра в год. А южная почти вся опускается. Эти процессы геологи связывают с движениями в земной коре в этом районе, особенностями ее структуры. Исследования колебательных движений коры имеют большое практическое значение. Их результаты используются при проектировании плотин, портов, систем водоснабжения и при сооружении нефте- и газопроводов, при поисках полезных ископаемых, прогнозировании землетрясений.