1. ДВА ВИДА ГОРНЫХ ПОРОД
На гребнях и вершинах, а часто и на склонах гор можно видеть различные породы камня, не покрытые растительностью и покровом рыхлой почвы. Это — только наружные края каменных залежей внутри гор, края, которые называются «выходами» горных пород. Рассматривая эти выходы, мы легко можем заметить, что многие из них состоят сверху донизу из отдельных пластов-слоёв, лежащих друг на друге, как брёвна в стенах избы, Эти слои — то толстые в несколько десятков сантиметров, то тонкие в 1–2 пальца или даже в лист картона, так что в каждом сантиметре можно насчитать десяток таких слоёв. Слои иногда имеют все один и тот же цвет; иногда же чередуются друг с другом слои двух или трёх цветов, например, чёрного и серого, красного и зелёного, белого и бурого в разных сочетаниях. Горные породы, состоящие из таких отдельных слоёв, называются слоистыми (рис. 3, а ). Примерами таких пород являются песчаник, известняк и другие.
Рис. 3. Два вида горных пород: а — выход слоистой горной породы, состоящей из пластов разной толщины и разных цветов; б — выход массивной горной породы, разбитой трещинами на угловатые глыбы.
В других выходах мы таких слоёв не увидим; весь выход состоит из горной породы одного и того же цвета, только разбитой трещинами разного направления на большие глыбы или небольшие куски (рис. 3, б ). Такие горные породы называются массивными, потому что они как бы представляют сплошную массу. Они также бывают различного цвета — жёлтого, белого, красного, зелёного. Примером такой породы является гранит.
2. КАК ОБРАЗОВАЛИСЬ СЛОИСТЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ?
Чтобы понять, как образуются слоистые породы, сделаем следующий простой опыт. Возьмём горсть чистого мелкого песка, разболтаем его в стакане воды и дадим спокойно постоять; песок осядет на дно и образует слой жёлтого цвета. Насыпем теперь в воду горсть мелкого пепла из печки и осторожно разболтаем его, чтобы не нарушить слой песка. Через некоторое время поверх жёлтого слоя песка осядет слой серого пепла. Повторяя опыт несколько раз, мы получим в стакане чередование тонких жёлтых и серых слоёв или пластов разного состава.
Слоистые горные породы так и образуются в воде рек, озёр и морей из материала, который приносит вода и который мало-помалу осаждается на дно. Поэтому такие породы называют также осадочными. Чем больше одного и того же материала приносит вода и чем дольше этот материал осаждается, тем толще будет пласт одной и той же породы.
В воде рек, озёр и морей живут рыбы, раки, лягушки, жуки, личинки разных насекомых; растут водоросли, кувшинки, камыши. По берегам растут кусты, деревья и трава. В морях животный и растительный мир ещё богаче: там есть морские ежи, морские звёзды, черви, кораллы, губки, разнообразные ракушки, рыбы и водоросли. Трупы этих животных, стебли и листья растений падают на дно и постепенно погребаются в слое песка, ила или глины, который в это время осаждается из воды. Мягкие части тела животных, состоящие из мяса, истлевают или съедаются другими животными, а твёрдые части — кости и чешуя рыб, скорлупа раков, раковины и прочее — остаются, сохраняются в слоях песка и глины целые тысячелетия и постепенно каменеют. Остатки же растений превращаются в уголь и в другие вещества. Эти окаменевшие или обуглившиеся остатки животных и растений называются окаменелостями (рис. 4). Со временем, когда река переменит своё русло, озеро высохнет или море отступит, эти остатки могут оказаться на сухом месте и даже в обрывах гор. Они часто встречаются в слоистых породах и имеют для науки большое значение, потому что только по таким окаменелостям мы можем узнать, какие животные и растения жили на нашей Земле в давно минувшие времена.
Рис. 4. Окаменелости: а — окаменелая раковина; б— порошок белого мела, сильно увеличенный; в — отпечаток папоротника.
Изучение окаменелостей показало, что существа, населявшие Землю в давно минувшие времена, сильно отличались от тех, которые мы видим теперь; отличие тем сильнее, чем больше веков прошло с тех пор, как жили эти животные и растения. Поэтому по окаменелостям мы можем судить о том, какие пласты осадочных горных пород образовались раньше, какие позже. Это очень важно для выяснения образования гор. По окаменелостям и горным породам, составляющим земную кору, мы можем узнать всю историю нашей Земли с древнейших времён, когда человека ещё не было и поэтому не было никаких преданий и летописей, по которым знают о минувшем.
Большие количества остатков растений — древесных стволов, стеблей, листьев и т. д. — со временем превращаются в толстый пласт сплошных окаменелостей в виде каменного или бурого угля. В угле, который добывают из земли, часто можно видеть отпечатки листьев, стеблей, коры и даже целые стволы деревьев (рис. 4, в ). В морях, недалеко от берегов, некоторые раковины (рис. 4, а ) бывают в огромном числе; поэтому в таких местах и остатки их накопляются в изобилии. Перемешанные с песком или илом, они образуют целые пласты горных пород, состоящих, главным образом, из извести.
В морях живут бесчисленные крошечные существа, иногда почти невидимые для глаза; их твёрдые скорлупки в большом количестве скопляются на дне моря и со временем превращаются в горные породы — знакомый всем белый мел и другие. Если мы в сильный увеличительный прибор (микроскоп) рассмотрим порошок мела в капле воды, то увидим в нём скорлупки — панцыри этих маленьких существ (рис. 4, б ). Это — тоже окаменелости.
В солёных озёрах и в мелких морских заливах из воды осаждаются различные соли, также образуя пласты, чередующиеся с пластами песка, ила, глины. Таким образом получаются пласты каменной соли и гипса.
3. КАК ОБРАЗОВАЛИСЬ МАССИВНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ?
Мы познакомились с главными осадочными (слоистыми) горными породами и узнали, как они образовались и как можно определить по окаменелостям, какие из них более старые и какие более молодые. Совершенно иначе образовались массивные горные породы.
Массивные горные породы поднимались из земных глубин в расплавленном виде и затем остывали и затвердевали. Это наглядно показывают нам современные действующие вулканы или, как их иногда называют, огнедышащие горы; на вершине такой горы имеется отверстие (называемое кратером вулкана), из которого время от времени вырывается расплавленная масса — лава; она течёт вниз по склону вулкана, иногда до самого подножий, заливает сады и селения и, наконец, застывает, превращаясь в твёрдую массивную горную породу. В некоторых местностях лава выливается не только из вулканов, но также из больших трещин в земной коре и разливается по окрестности в виде более или менее толстого покрова (рис. 5, а ). На склонах вулканов иногда также образуются трещины, по которым поднимается и выливается лава.
Горные породы, которые образуются при извержении вулканов, называются вулканическими породами. К таким породам принадлежат порфир, базальт и другие; они имеют различный цвет и состав.
Рис. 5. Разрезы горных пород: а — разрез вулканической горной породы, вылившейся на поверхность Земли из трещины в расплавленном виде; б — разрез массивной горной породы, прорвавшей слои осадочных пород.
Но не всегда расплавленная масса, поднимающаяся из глубины земли по трещине, достигает поверхности. Часто бывает, что трещина не доходит до верху, потому что разрыв земной коры был неполным, Расплавленная масса, которая заполняет трещину под сильным напором снизу, не находя себе свободного пути, со страшной силой поднимает оставшиеся неразорванными пласты горных пород, освобождает среди них себе место и заполняет его, врываясь в окружающие пласты (рис. 5, б ). Затем расплавленная масса остывает и затвердевает. Это затвердевание происходит очень медленно, целыми тысячелетиями.
Массивные горные породы, затвердевшие на глубине в земной коре, называются глубинными. Среди них наиболее часто встречаются граниты, которые бывают разного цвета и качества; в их состав входят полевые шпаты, слюда, кварц и другие минералы.
Рис. 6. Жила массивной горной породы, заполнившая трещины в слоях осадочных пород.
Массивные горные породы всегда бывают разбиты трещинами на отдельные части. Одни трещины образуются при остывании и затвердевании пород, а другие при образовании гор; об этом будет рассказано дальше.
Если глубинная горная порода заполняет трещину, пересекающую другую глубинную или осадочную породу, она образует жилу (рис. 6) и сама называется жильной.
Все массивные горные породы — вулканические и жильные — называются также изверженными, потому что все они извергались (т. е. выбрасывались) из земных глубин, затвердевая на поверхности или внутри земной коры.
Возраст изверженной горной породы, т. е. время её образования, мы можем во многих случаях узнать, сопоставляя её с осадочными породами, содержащими окаменелости. Порода, которая прорывает какую-либо осадочную, конечно моложе последней. А если осадочная порода, примыкающая к изверженной, не обнаруживает никаких признаков изменения, вызванного жаром изверженной породы, то она, конечно, моложе.
Мы теперь знаем, из чего состоят горы и как образуются те каменные породы, которые называются горными. Этих пород очень много, и о них можно было бы рассказать немало интересного и поучительного. Но для того, чтобы понять, как образуются горы, нам достаточно и тех небольших сведений о горных породах, которые были здесь изложены.