Сиаль и сима

Наша планета образовалась, по-видимому, около пяти миллиардов лет назад из сгустившегося метеоритного облака, выхваченного солнечным притяжением из межзвездного пространства.

Когда это облако, холодное^* и безжизненное, вращаясь вокруг Солнца, "слиплось" в плотный шар, радиоактивные элементы, составляющие его, распадаясь и выделяя тепло, разогрели земные недра. Шар начал плавиться, более легкие минералы всплыли на поверхность, тяжелые погрузились в глубины литосферы. Поэтому, когда новоиспеченная Земля покрылась корочкой, оказалось, что затвердевшие на ее поверхности горные породы сложены из двух слоев: более легкого верхнего и более тяжелого нижнего. Их называют сиалем и симой. Слова эти ввел в науку известный австрийский геолог Эдуард Зюсс. Первый слог обоих терминов си образован от принятого в химии обозначения кремния - Si. Последние аль и ма - от Al и Ma, начальных букв в названии алюминия и магния.

^* (Температура его была, наверное, на сто - двести градусов ниже нуля.)

Легкие^* породы земной коры сложены, оказывается, преимущественно из кремния и алюминия, а нижний, тяжелый слой - сима - из кремния и магния.

^* ("Легкие" они весьма относительно, так как удельный вес сиаля равен приблизительно 2,67, а симы - 3,27.)

Сиаль называют также гранитной оболочкой, потому что его образуют в основном граниты и гранодиориты. Толщина сиаля - десять - тридцать километров, но местами тоньше, например, на северо-западе Германии три - пять километров.

Верхний слой симы (до глубины примерно тридцать - шестьдесят километров) составляет базальт. Здесь встречаются уже расплавленные породы, которые называют магмой. Под базальтом залегает еще более плотный перидотит - это царство магмы: температура здесь уже так высока, что все минералы и породы расплавлены^*.

^* (Некоторые геологи базальтовые слои вместе с гранитными относят тоже к сиалю, а симой считают перидотитовую оболочку. Согласно этой системе, земную кору составляют сиаль и лишь самые верхние слои симы или даже один сиаль (граниты и базальты), а сима (перидотиты, грикваиты и пр.) образуют уже мантию Земли, которая окутывает тяжелое ядро и примыкающие к нему рудные сферы.)

Но они не жидкие! Колоссальное давление, которое здесь господствует, пишет советский геолог С. Кузнецов, "удерживает вещества магмы в пластическом, а местами твердом состоянии". Магма в переводе с греческого означает густая мазь, тесто.

Это природный силикатный, то есть каменный, раствор. Он нагрет выше точки Плавления, и, как только давление в литосфере по какой-либо причине ослабевает, магма сейчас же переходит в жидкое состояние, ее объем увеличивается и она с чудовищной силой прорывается в верхние слои земной коры, а иногда и на ее поверхность - так происходят извержения вулканов. Излившуюся магму называют лавой.

Но вернемся к сиалю. Казалось бы, толщина его всюду на поверхности Земли должна быть одинаковой. На самом деле это не так. Сиаль наиболее толст в области континентов. Чем ближе к их краям, тем тоньше он становится, а на дне океанов почти совсем исчезает. Ложе Тихого океана (а как показали работы советских ученых, возможно, также и Северного Ледовитого) выстлано фактически только симой. Поэтому говорят иногда, что континенты - это гигантские блоки легких пород, всплывших над поверхностью более тяжелой, но менее твердой массы минералов. Действительно, сима обладает, по всей вероятности, значительной пластичностью. В противоположность кристаллическому сиалю она в нижних слоях аморфна - стекловатая, то есть не имеет внутренней структуры и подвержена "текучести".

В последнее время считают, что многие даже очень твердые вещества под большими давлениями переходят в особое, так называемое текучее состояние. Жар земных недр^* плавит камни и металлы, но чудовищное давление (внутри Земли оно достигает по крайней мере трех с половиной миллионов атмосфер!) действует в обратном направлении, заставляя вновь сгущаться раскаленные пары и лавы. Очевидно, под влиянием этих двух факторов - температуры и давления - материя в утробе нашей планеты находится в особом (не жидком и не твердом) состоянии, которое в какой-то мере можно сравнить со стеклом: оно пластично и течет, если на него медленно и сильно нажимать, но обладает большим внутренним трением, свойственным твердым телам.

^* (Предполагают, что в центре Земли такая же температура, как на Солнце (на его поверхности), - 5-18 тысяч градусов. Некоторые говорят, что даже 12 тысяч градусов. Напротив, советский ученый О. Ю. Шмидт считал, что немногим больше тысячи градусов. Но и это немало!)

На этой пластичной массе покоится земная кора, причем все ее части находятся, как говорят, в изостатическом равновесии, нулевой уровень которого лежит приблизительно на глубине ста двадцати километров. Это значит, что, чем легче какая-нибудь область земной коры, тем выше она будет подниматься над этим уровнем. Напротив, более тяжелые ее части погружены глубже. Вот почему дно океанских бассейнов, выложенное в основном тяжелой симой, менее возвышается над уровнем изостатического равновесия, чем те области земной коры, которые сложены преимущественно из толстых слоев легкого сиаля, то есть материки.

Таким образом, согласно этой гипотезе, глыбы континентов плавают в подземном пластике, словно айсберги в море. Можно сравнить их и с чурками, брошенными в густой деготь. Тогда щепки, увязшие тут же в дегте, будут представлять ложа Атлантического и Индийского океанов (покрытые тонким слоем сиаля), а затвердевшая корочка дегтя вокруг - "голая" сима, выстилающая дно Тихого океана. Нальем теперь в бочку с дегтем немного соленой воды, и полученный "ландшафт" довершит сходство.