Космічні процеси і мінералообразованіе

А. Г. Жабін, доктор геолого-мінералогічних наук

В кристалах мінералів, гірських породах, шаруватих товщах опадів фіксуються і мільярди років зберігаються ознаки, що характеризують не лише еволюцію самої Землі, але і її взаємодія з космосом.

Земні і космічні явища.

В геологічних об'єктах мовою фізичних і хімічних властивостей записана своєрідна генетична інформація про вплив космічних процесів на Землю. Говорячи про метод отримання цієї інформації, відомий шведський астрофізик Х. Альвена стверджує наступне:

"Оскільки ніхто не може знати, що відбулося 45 млрд. років тому, ми змушені починати з сучасного стану Сонячної системи і крок за кроком відновлювати все більш і більш ранні стадії її розвитку, Цей принцип, висуває на перший план неспостережний явища, лежить в основі сучасного підходу до вивчення геологічної еволюції Землі; його девіз: "сьогодення є ключ до минулого ".

В Насправді, зараз вже можна якісно діагностувати багато видів зовнішнього космічного впливу на Землю. Про її зіткненні з гігантськими метеоритами свідетельстеуют астроблема на земній поверхні (Земля і Всесвіт, 1975, 6, с. 13-17.-Ред.), поява більш щільних видів мінералів, зміщення і плавлення різних порід. Діагностувати можна також космічний пил і проникаючі космічні частинки. Цікаво дослідити зв'язок тектонічної активності планети з різними хронорітмамі (тимчасовими ритмами), зумовленими космічними процесами, такими, як сонячна активність, спалахи наднових зірок, рух Сонця і Сонячної системи в Галактиці.

Обговоримо питання, чи можна виявити космогенние хронорітми у властивостях земних мінералів. Ритмічний і масштабний, - що охоплює всю планету характер сонячної активності та інших космофізичних чинників може служити основою загальнопланетарна "реперів" часу. Тому пошуки і діагностика матеріальних слідів подібних хронорітмов можна розглядати як нове перспективний напрям. У ньому спільно використовуються ізотопний (радіологічний), Біостратиграфічний (на основі викопних решток тварин і рослин) і космогеннорітміческій методи, які у своєму розвитку будуть доповнювати один одного. Дослідження в цьому напрямку вже почалися: описані астроблема, в соляних товщах виявлені шари, що містять космічний пил, встановлена періодичність кристалізації речовин у печерах. Але якщо в біології і біофізики останнім часом виникли нові спеціальні розділи косморітмологія, геліобіології, Біоритмологія, дендрохронологія, то мінералогія поки що відстає від подібних досліджень.

Періодичні ритми.

Особливе увага зараз звертається на пошуки можливих форм фіксації в мінералах 11-річного циклу сонячної активності. Цей хронорітм фіксується не тільки на сучасних, але й на палеооб'ектах в глинисто-піщаних опадах фанерозою, в водоростях СоIIеniа з ордовик (500 млн. років тому), на зрізах копалин пермських (285 млн. років) скам'янілих дерев. Відображення такої космогенной ритмічності на мінералах, які виросли на нашій планеті в зоні гіпергенеза, тобто в самій верхній частині земної кори, ми тільки починаємо шукати. Але безсумнівно, що кліматична періодичність космогенной природи буде проявлятися через різну інтенсивність циркуляції поверхневих та грунтових вод (чергування посух і обводнення), різний прогрів верхньої плівки земної кори, через зміну швидкості руйнування гір, опадонакопичення (Земля і Всесвіт, 1980, 1, с.2-6. -- Ред.). А всі ці фактори впливають на земну кору.

Найбільш перспективні місця для пошуку ознак подібних космогенних хронорітмов це кора вивітрювання, карстові печери, зони окиснення сульфідних родовищ, опади соляного і флішові типу (останні являють собою шарувату чергування порід різного складу, зумовлене коливальними рухами земної кори), так звані стрічкові глини, пов'язані з періодичним таненням льодовиків.

Наведемо кілька прикладів періодичності, зафіксованої при росту кристалів мінералів. Добре вивчені кальцитові сталактити (СаСО3) з печер Зауерланда (ФРН). Встановлено, що середня товщина наростаючого на них щороку шару досить мала, всього 0,0144 мм. (швидкість росту приблизно 1 мм. за 70 років), а загальний вік, stalactite близько 12000 років. Але на тлі зон, або оболонок, з річний періодичністю на печера виявлені і більш товсті зони, які наростали через 10 - 11-річні проміжки. Інший приклад кристали целестину (SгSO4) розміром до 10 см, що виросли в порожнинах серед силурійських доломітів Огайо (США). У них виявлено досить тонка добре витримана зональність. Потужність однієї пари зон (світлою та темної) коливається від З до 70 мкм., Але в деяких місцях, де є багато тисяч таких пар, потужність більш стабільна 7,5 - 10,6 мкм. Мікрозонд вдалося визначити, що світлі й темні зони розрізняються по величині відношення Sr/Ва і крива має пульсуючий характер (осадові доломіт до моменту їх вилуговування і освіти пустот стали повністю скам'янілими). Після розгляду можливих причин виникнення подібної зональності перевага була віддана річної періодичності умов кристалізації. Мабуть, теплі і гарячі хлоридні води, що містять Sr і Ва (температура води коливається від 68 до 114с) і мають напрям руху в надрах Землі вгору, періодично, раз на рік, розбавлялися поверхневими водами. У результаті могла виникнути тонка зональність кристалів целестину.

Дослідження тонкослоістих корок сфалериту з Теннесі (США), знайдених в межах рудного родовища Пайн Пойнт, також показало періодичність наростання оболонок, або зон, на цих кірках. Потужність їх близько 5 - 10 мкм., Причому більш товсті чергуються через 9 - 11 тонких зон. Річна періодичність у цьому випадку пояснюється тим, що проникають у рудне родовище грунтові води змінюють обсяг та склад розчинів.

Тонка річна зональність є також в агат, що росте в приповерхневому шарі земної кори. В описах агатів, зроблених ще в минулому столітті, наголошується іноді до 17000 тонких шарів в одному дюйм. Таким чином, одиночна зона (світла і темна смуга) має потужність всього 1,5 мкм. Настільки повільну кристалізацію мінералів агата цікаво порівняти зі зростанням конкрецій в океані. Ця швидкість 0,03 - 0,003 мм. за тисячу років, або 30 - 3 мкм. на рік. Очевидно, в наведених прикладах виявляється складна ланцюг взаємопов'язаних явищ, що обумовлюють вплив 11-річного циклу сонячної активності на зростання кристалів мінералів у поверхневому шарі земної кори. Імовірно, зміна метеорологічних умов під дією сонячного випромінювання корпускулярного проявляється, зокрема, і в коливаннях обводнення верхніх ділянок земної кори.

Спалахи наднових.

Крім річних і 11-річних хронорітмов існують поодинокі космогенние "репери" часу. Тут ми маємо на увазі спалаху наднових зірок. Ленінградський ботанік Н. В. Ловелліус вивчив структуру річних кілець 800-річного дерева арчи, що росте на висоті 3000 м на одному з схилів Зеравшанський хребта. Він виявив періоди, коли приріст річних кілець сповільнювався. Ці періоди майже точно падають на 1572 і 1604 роки, коли в небі спалахували найновіші зірки: наднова Тихо Браге і найновіша Кеплера. Нам поки не відомі геохімічні і мінералогічні слідства інтенсивних потоків космічних променів у зв'язку з п'ятьма спалахами наднових, що відбулися в нашій Галактиці за останнє тисячоліття (1006, 1054, 1572, 1604, 1667 роки), і ми поки не вміємо діагностувати подібні ознаки. Важливо тут не стільки бачити сліди первинних космічекіх променів в земних мінералах (тут дещо вже відомо), скільки знайти метод визначення інтервалів часу, коли минулого космічні промені особливо інтенсивно впливали на нашу планету. Такі інтервали часу, синхронізовані по всій Землі, можна буде порівняти з повсюдно поширеними шарами відомого віку маркірують стратиграфічні горизонтами. На думку астрофізиків, за час існування Землі близько десяти раз найближчі до Сонця зірки спалахували як найновіші. Таким чином, природа дає в наше розпорядження мінімум десять послідовних хронореперов, єдиних для всієї планети. Мінералогія ж належить знайти сліди подібних космогенних тимчасових реперів у властивостях кристалів мінералів і доданків ним сполук порід. Як приклад можна навести місячний реголіт. У ньому відображено історію впливу на Місяць сонячного вітру, галактичних космічних променів, мікрометеоритів. Причому великі космогенние хронорітми тут повинні виявлятися більш контрастно адже Місяць не має атмосфери, і, значить, космічні впливу на неї не так сильно спотворюються. Дослідження реголіта показало, що інтенсивність протонного опромінення на Місяці з 1953 по 1963 рік у чотири рази перевищувала середню інтенсивність для декількох попередніх мільйонів років.

Ідея про причинного зв'язку періодичності геологічних процесів на Землі з періодичністю взаємодії Землі і Космосу все більше проникає у свідомість геологів і планетолог. Тепер стало зрозуміло, що періодизацію геологічної історії, геохронології пов'язана з сонячної діяльністю єдність часу структури. Але нещодавно отримані нові дані. Виявилося, що загальнопланетарне тектоно-магматичні (мінералогічні) епохи корелюють з тривалістю галактичного року. Наприклад, для послеархейского часу вдалося встановити дев'ять максимумів відкладення мінеральної речовини. Вони мали місце приблизно 115, 355, 530, 750, 980, 1150, 1365, 1550 і 1780 млн. років тому. Інтервали між цими максимумами становлять 170 - 240 млн. років (у середньому 200 млн. років), тобто рівні тривалості галактичного року.

Член-кореспондент АН СРСР Г. Л. Поспєлов, аналізуючи місце геології в природознавстві, зазначив, що вивчення багатоступеневих геологічних комплексів приведе цю науку до відкриття явищ типу "квантування" різних процесів у макросвіті. Мінералоги разом з геологами-стратиграфії, астрогеологамі, астрофізиками збирають факти, які в майбутньому дозволять скласти загальну для всіх планет Сонячної системи шкалу часу.

Схематичний розріз шаруватого ділянки земної кори. Видно що виходять на поверхню (ліворуч) і "сліпі" (праворуч) гідротермальні жили (чорні жирні лінії). У лівих відбувається обмін гідротерм з поверхневими грунтовими водами.

1, 2, 3, 4, - послідовні стадії росту мінералів: кристалів кварцу і піриту. Зростання кристалів в надрах Землі, виявляється пов'язаним з 11-річним циклом сонячної активності.

Джерело: Опубліковано в журн. "Земля і всесвіт", М, АН СРСР, 1982, 1.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1175809&s=121100000