Предыдущая страница реферата | 23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33 | Следующая страница реферата

Еще в начале нашего века ученые, которые занимались исследованием планктона, заметили, что рачки зоопланктона, питающиеся биофильтрацией, выбрасывают пищевые комки, заключенные в тончайшую оболочку. Причем это не были фекалии—в них оставалась часть непереваренной пищи. Комкам дали название «пеллеты». В 30-х гг. в Англии появились первые описания пел лет, извлеченных из осадков со дна мелководного залива Клайд, близ Глазго. Комки цилиндрической формы заключали в себе главным образом почти непереваренные остатки водорослей (целые диатомеи) и немного микроскопических минеральных частичек. Это подтверждал и микроскоп, и химический анализ. Величина пеллет — от десятков микрон до нескольких миллиметров.

Такие комки, как оказалось, производят все фильтрующие животные — оболочники, рачки, моллюски. Океан заселен несметным множеством всевозможных фильтра-торов. Поражает их фантастическая работоспособность. Широко известная мидия, сидя в своей бурой раковине, улавливает частички размером менее микрона. Мидии обитают на дне в шельфовых водах, где наибольший снос с суши. Колония этих моллюсков способна за сутки полностью очистить от взвеси до 1 тыс. т воды.

Рачки-копеподы, особенно многочисленные в составе зоопланктона, должны в сутки получать пищи не менее трети собственного веса. Они работают почти беспрерывно, ухитряются улавливать частички величиной менее 1 мк.

Выделенная из воды взвесь связывается в комки и облекается в хитиновую оболочку. Зачем нужна упаковка? Чтобы не использовать отходы вторично. Оболочка — своего рода метка.

Лисицын был первым, кто всерьез заинтересовался глобальным масштабом деятельности фильтраторов. Когда он сделал необходимые расчеты, то был потрясен ее грандиозностью. За год все вместе взятые живые фильтраторы процеживают раз в 500 больше воды, чем ее выносят за это же время все реки мира.

Итак,  остатки  водорослей и частиц,  принесенных с суши, еще у поверхности уложены фильтраторами в пеллеты— в своеобразные природные   контейнеры.   Укрупненные, утяжеленные,    они    опускаются    быстрее, чем обычная взвесь. И хотя «срок годности» оболочек всего несколько дней,  реже  недель,  пеллеты успевают опуститься довольно глубоко. Потом контейнер разрушается, а его содержимое остается. Это явление морские геологи обнаружили только тогда, когда смогли заняться изучением взвеси на больших глубинах,— стал очевиден пеллетный поток осадочного вещества. Выяснилось, что в тесной  взаимосвязи  с этим  процессом идет еще один. Биологи установили, что существуют массовые ритмичные перемещения живых организ-. мов по вертикали океанской   толщи — суточные,   сезонные,  возрастные.   В  этом  участвуют  многие виды—от; простейших до рыб. Одни поднимаются из глубин ночьюк а спускаются   обратно днем,   другие — наоборот.   Одни устремляются  к  поверхности  с началом  весеннего или осеннего цветения водорослей. Другие проделывают та же только в определенный период своего развития.      I Известному советскому биологу М.  Е.  Виноградове из Института океанологии АН СССР во время плаваний на «Витязе» удалось установить  (как и ряду его зарубежных коллег), что главная причина таких вертикальных миграций — кормовая. Уже в поверхностном слое не только водоросли, но и пеллеты более мелких организмов служат пищей для более крупных организмов. «Оригинальная  упаковка»  чаще всего  не   успевает   раствориться; комки, не распавшись, идут в пищу.

Опускаясь, мигрирующие фильтраторы тоже облекают в оболочку свои пеллеты, которые на каком-то этаже пониже становятся добычей других организмов, обитающих в более глубоких слоях океана, и так далее. В желудках рачков-фильтраторов, живущих на глубине 4000 м (и даже 8000. м), были обнаружены светолюбивые диатомовые водоросли с поверхности океана.

Эта живая лестница опускается до самого дна. Несколько лет назад в районе Багамских островов американские ученые расставили (с помощью подводного аппарата «Алвин») на глубине специальные ловушки в виде широких воронок. Осевший в них материал практически целиком состоял из крупных пеллет, которым глубинные течения уже не угрожали сносом.

Здесь, на дне, пищевые контейнеры постепенно утрачивают свою оболочку, она разрушается, а материал, доставленный сверху, размещается на длительное хранение. Потому-то геологи и не обнаруживали в грунтовых пробах целых пеллет.

Удалось определить и скорость, с какой комки достигают дна. В среднем примерно 150 м в сутки (вместо 2 см в сутки у незапакованного материала). Биофйльт-раторы ускоряют процесс осаждения океанской взвеси в тысячи раз. В сущности, только они и делают возможным захоронение органического вещества.

Но какое это имеет отношение к накоплению урана в осадочных породах? Самое непосредственное.

Тут как раз и проявляется поразительная способность живых существ концентрировать рассеянные в морской воде различные химические элементы. В 1 г сухого планктона столько же алюминия, сколько его содержится в 300 л морской воды. Есть рачки и водоросли — концентраторы серебра, кадмия, хрома, молибдена, меди, кобальта. О концентраторах урана вы уже знаете. И весь этот набор металлов с пеллетным потоком по той же «живой лестнице» постепенно отправляется на дно.

Многолетними исследованиями Лисицын доказал, что в осадочном процессе, идущем в океане, решающая роль принадлежит живым организмам.

А коль скоро так, то главными собирателями урана вполне могли быть живые существа. Среднее его содержание в их остатках или пеллетах поначалу было действительно невелико. Но вот что происходило затем. Органика начинала окисляться, а накопленный уран оставался почти не тронутым в неразложившейся части. Естественно, его относительное содержание там увеличивалось. Так же шло на всех последующих стадиях переработки погибших существ и пеллет. В результате концентрация урана постепенно увеличивалась. Иными словами, о каждой ступенью переработки органики происходило как бы обогащение ее радиоактивным металлом. Это прежде и не учитывалось.

Когда Неручев тоже взялся за подсчеты, обнаружилось, что предложенный им механизм «обогащения» вполне годится. -Но... только для обычных осадочных пород. К черным сланцам, где концентрация урана раз в десять, а то и в сто больше, его механизм неприменим — явно не хватает «мощности».

В чем же Неручев ошибся?

Трудно сказать, как долго продолжались бы его раздумья, если бы не счастливый случай. Впрочем, какой же это случай? С некоторых пор Сергей Германович не пропускал ни одной научной публикации, имеющей отношение к интересующей его проблеме.

Очередное исследование касалось всего-навсего одного из озер на территории нашей страны, но имело для Неручева исключительное значение. В сравнительно небольшом бассейне обнаружилось резко повышенное по сравнению с другими современными озерами, морями и океанами содержание урана в воде (из-за размыва рудного месторождения). Интересный факт пришелся спасительным дополнением неручевскому механизму «обогащения». Потому что и организмы, обитавшие в том озере, оказывается, накапливали в себе существенно больше урана, и в донных осадках его было так же много, как в черных сланцах.

Иначе говоря, тут напрашивался совершенно неожиданный вывод. Черные сланцы образовывались каждый раз тогда, когда в океане, пусть на короткое время, резко увеличивалась (в десятки и в сотни раз) концентрация урана.

Во всем океане?! На всей Земле?! Возможно ли такое?

Результат придирчивой геохимической проверки: в современном океане концентрация урана обычна—десятимиллионные доли процента. Обычной ее можно считать потому, что такой же она чаще всего бывала в далеком и близком прошлом.

А вот в течение коротких эпох позднедевонского и позднеюрского времени она увеличивалась в десятки раз; на протяжении других геологических периодов эпизодически повышалась в пятьсот и даже в тысячу раз. Именно тогда, кстати сказать, когда закладывались очередные черные сланцы. Для накопления такого количества урана (который имеется только в одной баженов-ской свите) необходимо было бы извлечь его из объема воды, равного трем тысячам объемов (!) существовавшего тогда Западно-Сибирского моря. А в отложениях Скалистых гор сконцентрировано столько урана, сколько при современной его норме могло содержаться в пяти объемах Мирового океана (!).

Выходило, что неручевский механизм «обогащения», возможно, и в самом деле справедлив. Сергей Германович почувствовал себя на верном пути.

И что же, проблема была закрыта? Отнюдь нет. Трудных вопросов по-прежнему хватало. И теперь первый из них — конечно, об источнике таких невероятных подскоков урана в морской воде.

А какие вообще у океана поставщики рассеянных металлов?

Вплоть до середины нашего века наука знала об этом не так уж много: снабжает в основном суша, доставляют реки и ветер. Подводные вулканы? Их вклад оценивался очень скромно. Тогда откуда было взяться лишнему?

Когда в конце 40-х гг. два небольших судна «Альбатрос» и «Атлантик-П» зафиксировали в придонной части Красного моря необычно высокую температуру воды, это мало кого взволновало. Тогда еще никто не заводил разговоров о подводных осевых долинах. Однако по прошествии полутора десятков лет, после открытия средин-но-океанических хребтов, ученые заговорили о том, что Красное море и восточноафриканские рифты с их цепью знаменитых озер — это, по-видимому, те места, где и сегодня (буквально на наших глазах) раскалываются континенты. Температурным феноменом Красного моря решили заняться всерьез.

Исследовательские суда многих стран стали частыми гостями у аравийских берегов. В течение каких-нибудь двух лет здесь побывали (порознь и одновременно) экспедиции из Англии, Советского Союза, США, ФРГ, Швеции. Сменялись флаги и названия судов — «Диска-вери», «Академик Сергей Вавилов», «Чейн», «Метеор», а работа оставалась той же. Всех интересовало дно межматериковой щели. Туда, в глубины бирюзовых вод, опускались термометры, драги и прочие орудия исследовательского «лова». Показания приборов и добычу изучали со всем тщанием, на какое только была способна изощренность современной науки.

Англичане сообщили, что у дна впадины глубиной более 2 км — там, где во всех других морях устойчиво держатся слои стылых вод,— их термометры показали 44°С. Даже на поверхности акватории под палящим аравийским солнцем температура оставалась вдвое меньшей. Но еще резче перепад был в уровнях солености вод.

Год спустя с борта «Академика Сергея Вавилова» открыли другую, столь же глубокую впадину. И тоже с горячим, очень соленым бассейном на самом нижнем этаже.

Наконец, общими усилиями обнаружили и третью впадину — особенно большую. В ней температура придонного слоя приближалась к 60°С, а соленость была раз в 5—10 выше, чем у обычной морской воды.

Иначе говоря, здесь находились гигантские хранилища горячих рассолов. И каких рассолов! С небывало высокой концентрацией железа, марганца, цинка, меди, свинца, серебра, золота и других металлов.

Еще более удивительным здесь оказалось содержимое дночерпателей. Они доставляли на поверхность полужидкий ил. И никому из исследователей еще не доводилось видеть ил столь фантастически ярких расцветок. )эыло такое впечатление, что на дно здешних впадин кто-то выдавил из множества тюбиков красную, коричневую, зеленую, желтую, синюю, оранжевую, белую и черную краски и, довольный своим веселым озорством, решил, не перемешивая, оставить все как есть.

Когда этот радужный ил высушили и отмыли от соли, то получили настоящий рудный концентрат со знакомым комплексом тяжелых металлов.

Толщина таких залежей достигала местами 100 м. Они были поразительно молоды — разве что вдвое старше древнейшего Египетского государства. По предварительным подсчетам, во впадинах уже накопились десятки миллионов тонн полужидкой руды.

В общем, на Земле нашлось рудное месторождение в процессе формирования — так сказать, действующая модель одного из вариантов образования полезных ископаемых. И конечно, перед учеными первым встал вопрос о происхождении феномена: что послужило для него источником тепла и металлов?

Внести некоторую ясность в происхождение рудоносного ила на дне Красного моря помогло глубоководное бурение. Оказывается, само море образовывалось в два этапа и имело своеобразную историю. Первый этап начался примерно 40 млн. лет назад. Сначала появилась довольно протяженная узкая акватория. Затем в ее развитии наступила долгая пауза, середина которой со впала с периодом максимального оледенения Антарктиды, когда уровень Мирового океана понизился метров на 100. На время Красное море действительно стало
почти замкнутым бассейном. Оно уже тогда находилось в полосе сухого жаркого климата, отсюда интенсивное испарение и осаждение соли. Но изоляция его, по-видимому, была неполной: в него проникала океанская вода, а с ней— все новые массы соли. В результате донные отложения соли и гипса достигли 5-километровой толщины и заполнили собой чуть ли не весь бассейн.

Так это выглядело примерно 5 млн. лет назад — как раз тогда, когда расширение Красного моря возобновилось. Монолиты соли, как известно, пластичны (они даже способны течь под действием собственной тяжести). Оттого-то вся мощная толща донных отложений оказалась не сразу разорванной, а как бы растянутой; она и поныне кое-где перекрывает красноморскую осевую долину. Именно в этих местах и встречаются те самые рассолы, на которые обратили внимание уже первые экспедиции, изучавшие тамошнее дно. А более поздние исследования навели на мысль, что характерный набор рудных компонентов, по-видимому, поставляется во впадины двумя источниками — соляными толщами и рифтовыми расщелинами. Из последних также поднимается тепло. Рассолы способствуют тому, что ассоциация металлов не рассеивается по всему бассейну, а концентрируется в виде полужидкой руды на дне межматериковой щели. В общем, картина местных эволюции стала представляться более сложной, чем раньше.

Вскоре выяснилось, что на Восточно-Тихоокенском поднятии, вблизи от его осевой части, тоже есть рудные осадки. Они представляют собой бурую рыхлую массу (похожую на ил) с большим содержанием металлов. Нечто подобное обнаружилось на гребнях Центрально-Индийского и срединно-атлантических хребтов. В образцах этих донных отложений имелись медь, цинк, молибден, кобальт, серебро, то есть те же рудные компоненты, которые характерны для рассолов и ила Красного моря.

Одно было несомненным: образование рифта проходило здесь последовательные стадии, которые определялись подъемом мантийного вещества. Многое говорило о разрастании коры, о том, что на следующей, более зрелой стадии развития, возможно, будет формироваться молодой океан типа Атлантического.

Наконец, очень интересные образцы грунта подняли с гребня Аравийско-Индийского хребта. Исследователи получили обломки коренных пород подводного рифта, пронизанные множеством жилок. Спектральный анализ показал, что это рудные прожилки, содержащие опять-таки хорошо известный уже набор металлов (железо, марганец, медь, никель, кобальт и др.). Здесь явно были внедрения горячей магмы с щедрым набором солей и металлов.

Все это поразительно точно подтвердилось, когда ученым удалось увидеть ряд участков глубоководного рифта собственными глазами. Самое дно бездны!

— ...Мы легли на грунт. Каковы наши координаты?

— Вас понял,— доносится голос сверху. На корабле уточняют местонахождение «Алвина» и передают сообщение подводному экипажу.

— О, мы в пятидесяти метрах от цели! Не так плохо...

Прямо перед иллюминатором «Алвина» — очень крутой склон, на который направлен луч прожектора. Видны застывшие потоки лавы, похожие на связку длинных труб. Когда-то, во время излияния, они, быстро охлаждаясь, затвердевали поначалу только снаружи, а внутри, под коркой, продолжали течь, наращивая каждую трубу. Так нагромождались целые системы «лавопроводов». Теперь они полуразрушены.

Вокруг — кромешная тьма, какой, собственно говоря, и полагается быть на глубине двух с половиной кило метров. Механическая рука батискафа дотягивается до Освещенного круга и вскоре кладет кусок лавы в секцию Вращающегося контейнера.

— Стоянка номер один обследована. Направляемся к впадине.

«Алвин» опускается до основания последней связки труб. Уже совсем близко дно расщелины, лежащее ниже 3 км. В могильную тишину изредка врываются едва слышные голоса французских коллег, работающих где-то неподалеку в своем «Архимеде». Они тоже переговариваются со своей плавучей базой.

К этой совместной франко-американской программе обследования срединно-атлантического рифта готовились три года. Из всех известных к тому времени подводных аппаратов отобрали «Алвин» с «Архимедом» и «Циану» — французское «ныряющее блюдце». Потом были десятки погружений на разную глубину и множество технических усовершенствований.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: архитектура реферат, диплом вуза.





Предыдущая страница реферата | 23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33 | Следующая страница реферата