История Земли в 25 камнях: Геологические тайны и люди, их разгадавшие - Дональд Протеро

получить керны донных отложений, которые, казалось, демонстрировали сортированную слоистость, сформировавшуюся в глубоководных условиях. Основываясь на этих данных, Кюнен в следующей своей публикации 1938 г. предположил, что подводные каньоны были размыты действующими под влиянием гравитации потоками (по сути, подводными оползнями), которые и отложили песчаники с сортированной слоистостью.

Когда Вторая мировая война закончилась, Кюнен решил проверить свою гипотезу. Он соорудил в лаборатории длинные желоба шириной около фута и наполнил их водой. У некоторых желобов были прозрачные стеклянные стенки, так что можно было наблюдать за происходящим. По сути, эти конструкции походили на очень вытянутые, мелкие и узкие аквариумы. Их установили с легким наклоном, таким, чтобы вода оставалась неподвижной. Затем Кюнен насыпал с одного края желоба смесь и смотрел, как вода стекает исключительно под действием силы тяжести. Вначале это была мутная турбулентная взвесь ила и песка, вихрящаяся сразу после сбрасывания смеси. Однако вскоре она превращалась в турбулентный поток, который быстро двигался по дну желоба изолированной массой, не смешиваясь с чистой водой в силу своей плотности (рис. 15.4). Результаты экспериментов были представлены в статье 1950 г., написанной Кюненом в соавторстве с итальянским геологом Карло Мильорини, а затем и в его публикации 1951 г. Вскоре геологи по всему миру стали изучать турбидиты (возникающие ассоциации осадочных пород), и таинственные слои архея с их градационной слоистостью начали обретать объяснение.

Рис. 15.4 Фотография природного подводного турбидитного потока, показывающая плотную турбулентную массу взвешенного осадка, двигающуюся под чистой водой. Этот турбидитный поток не смешивается с ней, оставаясь обособленным. Источник: Wikimedia Сommons

Головоломка решена!

На основе исследований образцов пород, извлеченных драгированием и бурением из морских глубин, обнажений древних пластов с сортированной слоистостью и экспериментов Кюнена была создана модель турбидитных потоков. Однако эти процессы происходили на очень больших глубинах (более полутора километров), и потому никто не мог наблюдать за ними в режиме реального времени.

Озарение снизошло на океанографа Брюса Хейзена из Геологической обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета (ныне Обсерватория Земли Ламонт-Доэрти). (Брюс и сотрудничавшая с ним Мари Тарп нанесли на карту все океанское дно; я познакомился с ними, когда был в Обсерватории Ламонт и Колумбийском университете во второй половине 1970-х гг. В 1977 г. Брюс умер от сердечного приступа, проводя исследования на подводной лодке.) Однажды Брюс обрабатывал данные, полученные в ходе обследования океанского дна около Большой Ньюфаундлендской банки, и наткнулся на отчеты о землетрясении 1929 г. и на сообщение о том, что 12 разных трансатлантических кабелей внезапно оборвались, прервав телеграфную и телефонную связь. Поскольку было известно точное время прекращения связи, можно было определить, когда именно повредился каждый из кабелей. Затем ученый нанес на карту время, когда кабели был оборваны, и конкретные места, где они находились на поверхности Большой Ньюфаундлендской банки или на склоне материкового подножия (пологий участок у основания континентального склона). Выстроенная последовательность событий показывала, что первые кабели оборвались в верхней части континентального шельфа, а каждый последующий разрыв происходил ниже по склону, обращенному в сторону океана. Может быть, кабели сработали как проволока-растяжка, последовательно обрываясь, когда вызванный землетрясением мощный турбидитный поток, несший песок, с грохотом обрушился с мелководного шельфа? Все, что теперь требовалось, – рассчитать время разрыва после землетрясения и расстояние от «растяжек» до эпицентра, а затем нанести их на диаграмму (рис. 15.5). В итоге на графике получилась плавная кривая, и наклон ее демонстрирует скорость подводного оползня на разных участках, когда он пронесся на расстояние 600 км вниз по мелководному шельфу в глубоководную зону океана. Наверху, где склон был самым крутым, оползень двигался со скоростью 25 м в секунду (90 км в час). По мере того, как поток замедлялся в более глубоких водах, где дно становилось пологим, скорость упала до 9 м в секунду (32 км в час), а затем до 7 м в секунду (25 км в час). Практически сохраняя этот темп, оползень скользил еще много часов – даже когда океанское дно уже не имело уклона, потому что из-за колоссального импульса, приданного гравитацией, поток мог двигаться и по плоскости многие километры.

Рис. 15.5 Схема событий при землетрясении 1929 г. у Большой Ньюфаундлендской банки и скорость турбидитного потока, повредившего 12 трансатлантических кабелей. Составлено по нескольким источникам

В 1952 г. Хейзен описал этот поразительный природный эксперимент в области геологии и опубликовал статью в соавторстве со своим руководителем – основателем Обсерватории Ламонт Морисом «Доком» Юингом. Наконец-то была разгадана тайна таинственной сортированной слоистости архейских пород, возраст которых превышает 2,5 млрд лет, – благодаря целеустремленному голландскому экспериментатору и случайному эксперименту, поставленному природой с помощью смертоносного землетрясения. Наука иногда работает удивительным и загадочным образом.

16. Тропические ледники и земля-снежок

Диамиктиты

Я думаю о теории космического Снежка. Через несколько миллионов лет Солнце выгорит и притяжение уменьшится. Земля превратится в гигантский снежок и устремится в космос. Когда такое произойдет, будет уже неважно, уберу ли я этого парня.

Бейсболист Билл Ли

Австралийская головоломка

Геология в Австралии может быть как благословением, так и проблемой. Среди плюсов – тот факт, что большая часть этого континента представляет собой сухую пустыню или кустарниковую степь, поэтому здесь множество обнажений горных пород. На континенте очень мало растительности – в отличие от более влажных регионов планеты, где растения, покрывавшие почти всю сушу, мешали первым британским геологам (главы 4–7) и другим ученым, занявшимся изысканиями после них. Я провел основную часть своей геологической карьеры в пустынях и бедлендах[63], потому что только в таких местах есть подходящие обнажения, где можно найти окаменелости. А минус в том, что Австралия – большой, стабильный блок континентальной коры, в истории которого было сравнительно немного крупных столкновений или процессов горообразования, рождавших осадочные бассейны и разрушавших горные породы, а за последние 250 млн лет этого и вовсе не происходило. Осадочные отложения на большей части Австралии совсем маломощные и не выдержанные, поэтому они не подходят для изучения длинных последовательностей горных пород и окаменелостей – в отличие от многих других регионов мира.

Некоторые части геологической летописи в Австралии отсутствуют или почти отсутствуют. Хорошо представлена лишь последовательность отложений для большей части докембрия, например, строматолиты (глава 13) и железистые кварциты (глава 14), а особенно подходят для наблюдения здесь породы верхнего докембрия, о которых и пойдет речь. Большинство палеозойских подразделений Австралии относительно тонки, и в них по сравнению со многими другими континентами мало окаменелостей. В летописи австралийского мезозоя найдется несколько ярких пятен, однако нет той мощной пачки пластов, богатых окаменелостями динозавров, которые прослеживаются в Северной