Верные рыцари нашей планеты
Есть такие профессии, которые часто требуют от человека напряжения всех умственных, физических и душевных сил: мужества, терпения, непоколебимой веры в успех. Геологи — одни из самых мужественных людей на Земле.
Геологи, как и военные, во все времена волновали воображение романтически настроенных женщин. «Ах, какие они таинственные, мужественные, сильные и бородатые!» — так думали и думают представительницы слабого пола, глядя вслед удаляющемуся геологическому отряду. А если начистоту, геологи — люди особые по складу характера: они все время ищут и в конце концов обязательно находят полезные ископаемые, а затем определяют их запасы, качество, думают и над тем, как удобнее извлечь свои находки из недр Земли.
О полезных ископаемых можно написать много объемистых книг. Это глина, из которой делают кирпичи; газ — он проворно готовит нам на кухне пищу; поваренная соль — без нее немыслим день человеческой жизни; руды — из них выплавляют целый букет металлов; минеральная вода, каменный уголь, нефть, драгоценные ювелирные камни, графит (поточили ли вы свои карандаши?) и многое, многое другое.
Вне всякого сомнения, первые геологи жили в первобытных племенах, на заре человечества. Именно они находили камни-кремни, глину, золото, природные краски, подземные воды, железные руды. Находили и спешили сообщить сородичам о своих находках. Эти находки продлевали тяжелую и опасную жизнь наших предков.
Во все времена жили такие странные, наблюдающие за природой люди, неутомимо ищущие что-нибудь полезное, необходимое многим.
Как же сегодня геологи ищут и находят полезные ископаемые, надежно скрытые в недрах Земли? Чтобы обнаружить то или иное природное сокровище, надо знать, где искать. А что-
бы точно определить, где таится какое-либо месторождение, надо представлять, как оно образовалось. Какова была судьба матушки-Земли миллионы и даже миллиарды лет назад? Над этими главными задачами и работают многие поколения ученых-геологов во всем мире.
Кто такие лозоходцы?
Как же в старые времена люди искали сокровища Земли? Видимо, существовал не один способ и не одна хитрость, но достоверно известно, что искатели очень уважали рогульку, вырезанную из ветки ольхи, ивы или ореха.
В 1700 году некий Зайдлер описывал магические способности свежесрезанной рогульки и утверждал, что с ее помощью можно найти спрятанные сокровища, животных пропавших людей. Он считал, что «волшебный прутик» поможет определить, жив человек или мертв, болен или здоров. «Специалисты», как сообщал Зайдлер, могли определить, держа в руках прут, кто из святых действительно свят, найти затопленные корабли, чьи трюмы заполнены серебром, успешно ловить воров и убийц. Конечно, Зайдлер был суеверным человеком, фантазером, как сегодня бы сказали мы. Но ради объективности стоит вспомнить, что сохранилось немало свидетельств того, как в XV-XVIII веках в Германии, Чехии, Франции многие месторождения руд были обнаружены с помощью рогульки из лозы. Историки утверждают, что во Франции таким примитивным способом открыты более 150 месторождений железа, золота, серебра, меди, цинка, свинца, серы, каменного угля. Занимались этим особые люди — лозоходцы.
Такие же специалисты были известны и на Руси. Вырезав из лозняка рогульку, они брали ее за тонкие концы двумя руками, прижимали локти к бокам и двигались вперед. Если на пути лозоходцев попадались залежи руды или скопления воды, свободный конец рогульки наклонялся вниз. В этом месте копали. И иногда находили то, что искали.
Ученые до сих пор пытаются разгадать загадку «волшебной палочки», но окончательного ответа дать не могут. Существует много предположений, почему лоза в руках избранных чутко чувствует то, что люди ищут. Видимо, рогулька чутко реагирует на какие-то искажения электромагнитных или других, физических полей, возникающие вблизи рудных залежей, подземных вод или разломов в пластах горных пород.
Древний разведочный метод, названный геологами «эффект лозы», и сегодня применяется в геологических поисках. Например, в 70-х годах XX века в Челябинской области пресную воду обнаруживали именно рогульками или рамками, их заменявшими Однажды в Москве чуткие рамки и рогульки сослужили верную службу геологам и строителям. В одном из районов столицы шло строительство, и Мосгражданпроект попросил геологов дать ответ на вопрос, где находится известняк. В конце XIX — начале XX века в месте разработки залежей известняка входы в подземные выработки взорвали и засыпали. С помощью рамок и рогулек удалось обнаружить четыре старые штольни, находящиеся на глубине 10-12 м.
Или совсем невероятная история. Несколько лет назад проржавел и разорвался подземный водопровод Московского государственного университета на Воробьевых горах. Водопровод этот проходил на глубине 3-4 м под землей.
Положение оказалось катастрофическим: слишком много воды уходило в землю, а определить место утечки никто не мог. Пришли к выводу, что единственным выходом из создавшегося положения будет вскрытие асфальта отбойными молотками по всей водопроводной трассе. И тут вспомнили о потомственном гидрогеологе Александре Огильви.
Современный лозоходец в течение часа с помощью лозы и металлической рамки точно определил место водопроводного разрыва. Многие любопытные — прохожие, студенты и преподаватели — наблюдали действия Огильви сначала с удивлением и недоумением, а потом с искренним восхищением.
Никогда не надо забывать народную мудрость: не всё старое плохо, и способы прадедов могут помочь людям в трудах сегодняшних.
С благословения царя
Из всех русских царей лишь Петр I (1672-1725) лично и постоянно интересовался горными науками. Именно при этом государе в России появились первые геологи-профессионалы, возникла горная промышленность.
Первое знакомство Петра с горным делом и науками относится к 1697—1698 годам. В это время Петр побывал за границей в составе «Всевеликого посольства».
Молодой царь с большим энтузиазмом интересовался рудниками и коллекциями руд, минералов и окаменелостей в Польше, Германских землях, Дании, Голландии и Англии. Петр был прилежным учеником. Он даже вел специальные записи. В одной из них написано о промывке на шлиховом лотке: «Всякую руду перво истолочь и потом, положа на лоток, и налить воды, толкать в один конец, чтобы руда села на дно, а потом воду слить с землею, а материю высушить».
Еще до своего отъезда за границу великий преобразователь России в 1696 году повелел Верхотурскому воеводе Протасьеву узнать, где имеется лучший камень магнит и добрая железная руда. Протасьев в точности исполнил приказ Петра и послал образцы магнетитовой руды с рек Тагила и Нейвы в Амстердам.
Местные специалисты изучили их, признав руду весьма выгодной к обработке. В 1698 году было решено построить завод на реке Нейве. Мастеровых людей царь повелел привезти из Москвы. Так в 1702 году началась плавка русского чугуна.
1700 год считается первым годом становления горно-геологической службы в России. В 1700 году русский государь издал Указ об учреждении особого Приказа рудокопных дел. В 1718 году он был переименован в Берг-коллегию. Так, с благословения неистового Петра Великого геологи и их служба стали необходимы нашей великой стране.
Основатель города Екатеринбурга
Среди сподвижников Петра I было много людей, которые верой и правдой служили геологии и горному делу России. Одним из них оказался знаменитый историк Василий Никитич Татищев (1686-1750), человек энергичный, образованный и волевой. Историки пишут о Василии Никитиче, что в нем прекрасно сочетались стародавние русские культурные традиции и разносторонность государственного деятеля петровской закалки.
В 1704 году Татищев одним из первых окончил Московскую артиллерийскую и инженерную школу. Затем он много воевал: восемь лет провел в военных походах, сражался под Нарвой и под Полтавой, был в окружении под Прутом, добрался с войсками до Германии и Польши.
Но Василий Никитич был так устроен, что не только предавался единственному делу — войне и между боевыми действиями занимался науками, знал латынь, выучил немецкий и польский языки.
В 1720 году Петр Великий призвал к себе Татищева и повелел, чтобы тот прервал свои занятия историей и географией и отправился в Сибирскую губернию, в Кунгур. «Надобно построить заводы и из руд серебро и медь плавить», — поставил царь перед своим подданным задачу. На Урале Татищев пробыл полтора года, но успел за это время сделать очень много добрых дел. Он основал несколько казенных заводов. Упорядочил горное управление и хозяйство. Принял меры для того, чтобы не расхищали лес. Приучил местных жителей к тому, чтобы они искали руды. Открыл при заводах две горнозаводские школы, а желающих учиться освободил от рекрутства. Перенес Уктусский завод на реку Исеть и заложил там столицу Урала Екатеринбург.
Именно Татищев отправил в Берг-коллегию (бывший Приказ рудокопных дел) реляцию «О необходимости послания способных молодых людей в Швецию для обучения рудосыскному делу». Такая группа молодежи была в 1725 году отправлена за границу и положила начало появлению в России первых геологов-профессионалов.
Уже после смерти Петра I Татищева снова послали на Урал в качестве директора Обер-Берг-Амта, для «размножения заводов» и «для изыскания же руд всяких металлов и минералов». Преданный сподвижник царя-преобразователя не подвел и в этот раз. При нем за 1734-1737 годы было основано еще 10 заводов и множество новых рудников, возникло горнозаводское дело на крайнем юге Урала, усилились поиски сокровищ Земли.
Татищеву поручили составить для управления уральскими рудниками и заводами Горный устав. Он взялся за эту задачу основательно. Однажды Василий Никитич держал речь перед комиссией из уральских промышленников. В ней он высказал смелые мысли, которые отличали его как русского деятеля петровской «закваски». «С таким обилием руд на Урале и в других местах, — говорил Татищев, — стыдно России пользоваться привозным металлом. Нельзя оставлять горнорудное дело в руках какого-нибудь одного собственника».
Василий Никитич Татищев ратовал за то, чтобы у России было все свое, родное: и дела, и материалы, и специалисты, и конечно же, названия. Он собирался заменить немецкие названия чинов и горных отраслей простыми русскими обиходными словами. Обер-Берг-Амт на Урале Татищев распорядился называть Канцелярией главного правления сибирских заводов.
Таким неординарным, знающим человеком, радетелем дел Государства Российского был известный историк и основатель города Екатеринбурга.
Геологическая карта
Всех геологов мира объединяет одно увлекательное занятие: они составляют геологическую карту Земли, а точнее, много разных геологических карт. Конечно, геологические карты отличаются от привычных нам географических. Геологи наносят на свои карты данные о возрасте и составе горных пород, о разломах в земной коре, о полезных ископаемых, родниках, окаменелых останках животных, растений и другие геологические сведения.
Сидя дома у телевизора, подобную карту не составишь. Поэтому из века в век, из года в год геологи отправляются в путешествия — экспедиции. А прибыв на место, усердно собирают пробы горных пород и воды, упорно бурят скважины, исследуют снимки Земли, сделанные из космоса или с борта самолета, изучают окаменелости так же внимательно, как долгожданные письма из дома.
Чтобы подготовить новую геологическую карту, специалистам необходимо обследовать сотни километров, пробурить много скважин, отобрать и проанализировать в лабораториях тысячи проб горных пород, минералов и окаменелостей.
Геологические карты составляются в различных масштабах. Обзорные и мелкомасштабные (1:5000000 — 1:1000000) показывают геологические структуры горноскладчатых и платформенных территорий. Среднемасштабные карты (1:200000) указывают конкретные места поисков тех или иных полезных ископаемых.
Геологическая карта — истинный клад знаний. Специалист, умеющий читать подобную карту, уверенно скажет, где следует искать нефть, алмазы или руду.
Заслуга унтершихтмайстеров Иванова и Лебедева
Первая рукописная геологическая карта России появилась в XVIII веке. Ее составили в 1789-1794 годах Дорофей Лебедев и Михаил Иванов. Они исследовали Восточное Забайкалье.
Эти два специалиста обследовали огромную площадь — до 38000 квадратных километров. Масштаб первой русской геологической карты, которая представляет собою 5 больших листов, — 1:120000(5 верст в вершке). В основу этой карты, как можно видеть из пометок на ее листах, были положены полевые съемочные работы Дорофея Лебедева по притокам реки Аргуни в 1789 году и Михаила Иванова по реке Унде, в бассейне реки Угрюмкана и в районе Шерловой горы в 1790-1794 годах. По топографическим и геологическим данным геологическая карта Иванова и Лебедева оказалась точнее многих карт XIX века и стала одной из первых геологических карт мира.
Дорога будет нескучна
Замечательный русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) однажды написал прекрасные слова, которые знает, пожалуй, каждый профессиональный геолог: «Пойдем нынче по своему отечеству; станем осматривать положение мест; и разделим к произведению руд способных от неспособных; потом на способных местах поглядим примет надежных, показывающих самые места рудные. Станем искать металлов, золота, серебра и прочих; станем добираться отменных камней; мраморов, аспидов и даже до изумрудов, яхонтов и алмазов. Дорога будет нескучна, в которой, хотя и не везде, сокровища нас встречать станут; однако везде увидим минералы, в обществе потребные, которых промыслы могут принести не последнюю прибыль».
В этих словах Ломоносов высказал, пожалуй, главные мысли, касающиеся геологической разведки. Перед тем как начинать геологическую разведку того или другого сокровища Земли, геолог должен ответить на первый вопрос: на что будет пригодно то или другое полезное ископаемое? Затем, прежде чем отправиться в путь, геолог должен изучить край (хотя бы по книгам), где он будет разведывать нефть или соль, алмазы или серу. Только после этого можно отправляться в экспедицию.
И вот нужное полезное ископаемое найдено. Что дальше? Трубить о победе? Нет, еще рано. Здесь начинается второй этап исследований — разведка. Это довольно трудоемкий, дорогостоящий процесс. В нем участвуют бурильщики, геологи, минералоги, геохимики.
Геолог составляет общую геологическую карту, чтобы знать, где какая есть порода. Минералог изучает РУДУ, смотрит, с какими породами она связана и где ее больше всего. Геохимик собирает материалы для анализов, так называемую среднюю пробу. Этот специалист пытается понять, осмыслить, как здесь образовалось то или иное полезное ископаемое, откуда пришло, где следует искать его запасы.
Тем временем разведчики роют канавы, снимают верхние слои земли, очищают твердые горные породы. Там, где много наносов, роют шурфы (ямы), разбуривают твердые камни, закладывают в отверстия патроны со взрывчаткой, производят взрывы. Как говорят геологи, «отпаливают» породу. Потом делают дренаж, чтобы грунтовые воды не мешали разработке месторождения.
Чем дальше, тем дел больше: месторождение начинают осваивать. Прокладывают к нему дорогу, вырубают лес, ставят временные дома, вагончики, обустраивают склады, гаражи. На месторождении устанавливают вышки для буровых скважин. Поднимают с помощью мощных режущих механизмов из глубин земли вырезанные цилиндры пород — керны.
И вот общие усилия складываются постепенно в «полезное ископаемое». Геохимик определил его состав. Геолог вычислил запасы, форму. Свои необходимые расчеты произвел экономист. И наконец, после длительных лабораторных и полевых исследований готово решение. Например, такое: «Месторождение меди достаточно большое, запасы на пятьсот-восемьсот тысяч тонн руды, содержание меди в руде удовлетворительное (1,5 процента), месторождение можно разрабатывать дешевым открытым способом, железная дорога недалеко, вокруг много леса, воды».
Но, увы, не всегда так завершается открытие. Часто разведка приводит к неутешительным результатам. И тогда — снова в путь, снова копать и искать в другом месте. Что поделаешь, геологическая разведки — трудное, рискованное дело.
Геологическая экспедиция
К каждой экспедиции геологи тщательно готовятся: собирают и изучают данные о той или иной местности, проверяют, надежно ли работают буровые станки, геофизические станции, полевые лаборатории, на ходу ли автомашины, вездеходы, достаточно ли припасено топлива, продуктов питания. Иногда в безлюдной тайге или тундре приходится работать и жить в труднейших условиях помногу месяцев, а то и лет.
Когда геологическая экспедиция готовится к выезду в поле, мелочей не бывает. Представьте себе такую ситуацию: при переправе через горную речку запасы спичек намокли. Положение аховое — как добыть огонь, вскипятить воду в чайнике, приготовить пищу, просто-напросто согреться? Приходится по рации заказывать дорогостоящий вертолет или отправлять отряд в близлежащий населенный пункт, а он может находиться километров за двести и более от места работы геологической экспедиции.
Конечно, сегодняшний день — не далекие дремучие века и в распоряжении геологических экспедиций есть много транспортных средств — от гусеничных вездеходов и вертолетов до мотодельтапланов. Но, увы, не везде их можно использовать. И как в старину, геологам в их нескончаемых путешествиях помогают трудяги-лошади, а на Севере — олени и собаки.
В экспедициях геологов поджидают тысячи трудностей и лишений. Не всем специалистам под силу их выдержать, преодолеть. Это и отрыв от дома, семьи, друзей, знакомых; тяжелые маршруты, непогода (от нее не всегда спасает походная палатка), комары и мошка; разные стихийные происшествия: сели, землетрясения, наводнения... А дикие животные? Известны случаи, когда на геологов нападали медведицы, охранявшие своих медвежат, рыси, лоси, волки. Поэтому почти ни одна геологическая партия не обходится без собак: они вовремя обнаруживают опасного зверя, предупреждают людей лаем, а люди принимают решение, как защищаться от непредвиденного нападения.
По натуре своей геологи романтичны, пытливы и любознательны; они мечтатели и практики одновременно. Трудолюбие и настойчивость — черты присущие геологам. Словом, особенные люди. Многие из них слывут чудаками. Одна женщина-геолог, несколько лет подряд работавшая в экспедиции в якутской лесотундре, мечтала найти останки хотя бы небольшого мамонта, чтобы... из его шерсти связать своему другу вечный и теплый свитер. Разве не чудачка? Или такой случай. Однажды, следуя конкретной научной гипотезе, геологический отряд искал в Сибири алмазы. И... небольшой алмаз был обнаружен в желудке убитого в тайге глухаря! Геологи утроили силы, потому что утвердились в мысли, что гипотеза не врет — не с неба же упал глухариный алмаз? В конце концов алмазы в Сибири были обнаружены... Если бы геологи не пытались понять связь вещей, загадки окружающего мира, то многие месторождения не были бы открыты.
Приметы и находки
Многие месторождения хитро и глубоко прячутся в недрах Земли, но геологи знают ряд прямых и косвенных примет, по которым устанавливают место находки.
Зачастую подсказку дают растения, выросшие на участке месторождения: они отличаются от своих собратьев формой и размерами, а в золе этих растений содержатся химические элементы ископаемого. Нежная и хрупкая фиалка достигает гигантских размеров на цинковых месторождениях. Богатырским сложением — высотой и толщиной ствола — поражает лиственница, выросшая над алмазоносными кимберлитовыми трубками. В Казахстане растения помогли обнаружить крупное месторождение меди. Сообщил о нем качин патрена — многолетнее растение с мелкими розовыми цветами, родственник всем известной гвоздики. С помощью растений открыты залежи молибдена в Армении, никеля и кобальта на Южном Урале и в Туве.
Селен — одно из ценнейших веществ в наше время. Месторождений этого элемента мало, поэтому селен очень дорог. Обнаружить его помогли растения, правда, довольно необычным образом.
Засушливым летом в Соединенных Штатах Америки фермеры перегоняли скот на новые пастбища. Но в пути внезапно начался падеж животных. Фермеры перепугались, решив поначалу, что разразилась эпидемия какой-то болезни. Позднее выяснилось: виновата трава астрагал, которую ели животные в пути. В ней обнаружили селен, травивший скот. Содержание селена в астрагале достигало 0,4 процента, поэтому его выгодно было добывать прямо из травы. Один гектар, засеянный астрагалом, может дать до 25 кг ценного элемента.
В золе свеклы и табака химики находят другой ценнейший металл современности — литий. А в некоторых морских растениях накапливается в сотни раз больше радия и йода, чем содержится в окружающей воде. Даже привычная нам всем сосна может подсказать, где искать бериллиевые руды. Если она растет в районе таких залежей, в ее коре можно обнаружить в 300 раз больше бериллия, чем на любом участке вокруг.
Есть и такие растения, которые своим внешним видом сигнализируют геологам о сокровищах Земли. Например, если на эмольции калифорнийской цветы сизого цвета, то, следовательно, в том месте, где она растет, надо искать медь. А если цветы эмольции лимонного цвета, значит, тут прячется цинк.
Помогают растения находить и подземные воды. Геологи, увидев траву вейник, тростник или осоку, могут сказать, что здесь находится вода, залегающая не глубже одного метра под землей. А верблюжья колючка с кустами тамариска указывает на присутствие минерализованной воды.
Существуют и другие приметы, позволяющие геологам найти то или иное сокровище Земли. Например, рудное месторождение можно обнаружить, изучая электрическое, магнитное и температурное поля Земли, Магнитная стрелка в районах железорудных месторождений ведет себя как бешеная. Так были найдены железорудные месторождения Курской магнитной аномалии, Тургая. Сегодня с помощью специальных магнитометров обнаруживают залежи руд даже с борта летящего самолета... Температура на участках рудных сульфидных месторождений часто повышается на несколько градусов за счет процессов окисления. А электрическое сопротивление горных пород падает. Вот почему геологи довольно легко обнаруживают руды специальными электроразведочными приборами.
Никогда не дремлют на планете Земля ручьи и реки: несутся вперед, поют свои вечные песни. И разрушают коренные месторождения полезных ископаемых. Тогда образуются россыпи, правда, лишь из самых стойких минералов — золота, алмазов, оловянного камня, драгоценных и поделочных камней. Геологи умеют видеть, слышать и чувствовать движение вод, поэтому знают, где искать россыпи в речных долинах.
Дьявольский ребус
У геологов очень много профессиональных забот. Они не только ищут месторождения полезных ископаемых, но и изучают недра Земли для строительства. Любое строительство сродни сотне переездов. Хлопотное это дело. Например, при строительстве метро очень важно знать, сколько поступит воды в тоннель, где вероятнее всего могут прорваться плывуны или обрушиться кровля пласта. На эти случаи у строителей есть рецепты: усилить крепь тоннелей, поставить дополнительные насосы, провести дренаж и другие средства.
Несколько десятков лет назад для того, чтобы проехать по Восточной Сибири до берегов Тихого океана, нужно было преодолеть очень длинный путь — более 5000 километров. Он шел по извилистой трассе вблизи государственной границы с Китаем, во многих местах этот путь был опасен из-за горных обвалов, внезапных селевых потоков, бурных разливов рек. Поэтому возникло решение сократить путь по Восточной Сибири на 600-700 километров. В конце 30-х годов XX столетия начали строить Байкало-Амурскую магистраль (БАМ). Но из-за Великой Отечественной войны строительство было прекращено. Возобновили его только в 1974 году.
Энциклопедия подскажет вам, что длина БАМа от станции Тайшет в Иркутской области до Советской Гавани на берегу Охотского моря составляет 4300 км. Вся страна была мобилизована на эту грандиозную стройку. Геологи требовались на БАМе каждый день. Они изучали свойства грунтов, режим проявления оползней и селей, прогнозировали величину землетрясений, находили материалы для сооружения железнодорожной насыпи, станций, поселков, искали питьевую воду.
Было задание закончить строительство за 8-10 лет. Но эти планы нарушил камень преткновения — Северо-Муйский тоннель, самый крупный в Европе (длина 15 300 м). Он оказался геологическим ребусом. Никто из специалистов не мог предположить, что древние граниты, одни из самых прочных пород на Земле, на всем протяжении тоннеля окажутся сильно трещиноватыми.
Коварные трещины содержали то горячую подземную воду, то зыбучие плывуны, то глубинные газы. Ежемесячно происходили драматические события: из стен тоннеля хлестал кипяток, на людей и технику обрушивались тысячи тонн плывуна, прорывались опасные для жизни газы. Были человеческие жертвы.
Строительство остановились на два года, а тем временем геологи начали разгадывать этот дьявольский ребус. Наконец, выход был найден, план строительства изменился в корне: вместо одного пришлось строить два тоннеля, один под другим. Нижний, дренажный, должен был забирать воду и снижать опасность плывунов.
Перед сооружением высотных строений, например труб тепловых электростанций высотой 100-120 метров, инженеры-геологи с точностью до миллиметра рассчитывают осадку фундамента. Если они этого не сделают, труба наклонится, упадет, а электростанция не будет работать.
Когда же роют обводные или осушительные каналы, геологи ломают головы над другими вопросами: как сделать так, чтобы ил быстро не забивал дно каналов; будут ли прочными стенки каналов, не загорится ли осушаемое торфяное болото.
В ряде городов существует опасность провала зданий под землю. Это проявляет себя карст, процесс растворения горных пород подземными водами. В Москве за последние тридцать лет произошло несколько крупных провалов домов в районах Хорошевского шоссе и станции метро «Сокол». Жертв не было, потому что эти катастрофы происходили в течение нескольких суток. На помощь звали геологов, чтобы они определили места возможных проявлений карста. Наиболее подвержены карсту город Дзержинск Нижегородской области и столица Башкирии Уфа. Там в течение года обязательно происходят один или два происшествия.
Геология и сельское хозяйство
Казалось, как далеки друг от друга две области — геология и сельское хозяйство. Но, оказывается, они тесно смыкаются, и одна помогает процветать другой.
Выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903) создал науку о почве. Он увидел в ней особое естественноисторическое тело, подобное растению, животному, минералу. Основанием почв, утверждал ученый, являются материнские, преимущественно осадочные, горные породы, которые залегают вблизи поверхности, континентальные рыхлые отложения: различные лёссы, лёссовидные суглинки, глины, супеси, пески. Все они создались в результате многовекового выветривания.
В.В. Докучаев был профессором Петербургского университета. В своем знаменитом трактате «Русский чернозём» он заложил основы почвоведения. Создал учение о географических зонах. В книге «Наши степи прежде и теперь» изложил свои идеи о том, как бороться с засухой. Знаменит профессор Докучаев еще и тем, что основал первую в России кафедру почвоведения.
Без знания прежде всего геологии, а также ряда других естественных наук подобных успехов невозможно было достичь.
Многие века люди распахивают земли, удобряют их, поливают, осушают. Геологи советуют, где и какие минеральные удобрения использовать. Список их поначалу был невелик: азот, фосфор, калий и кальций, а затем пополнился борными, марганцевыми, медными, цинковыми, магниевыми и другими микроудобрениями.
Работникам сельского хозяйства всегда важно знать и как живет под землей, и как движется по земле вода. Поэтому геологи подсказывают., где рыть колодцы, бурить артезианские скважины, предсказывают количество водных запасов.
В 50-х годах XX столетия Россия осваивала целинные и залежные земли сухих степей. Главная проблема была не в тракторах и горючем, не в машинах и продуктах, а в том, чтобы найти для каждого целинного поселка хорошую питьевую воду. Для решения этой задачи создали специальную гидрогеологическую экспедицию, в ней работали многие сотни специалистов. Они находили воду на глубинах до 100 и больше метров и говорили, где можно строить поселки и даже города.
О чем предупреждала "усатая треска"?
Особой заботой геологов являются опасные природные геологические явления: землетрясения, сели, оползни, карстовые провалы. Их, к сожалению, становится все больше и больше, так как человек, проникая в недра планеты, нарушает ее природный ритм, великую гармонию Жизни...
Многие люди нашей страны помнят, как землетрясение уничтожило в 1988 году армянский город Спитак, а в 1996 году жестокая стихия полностью разрушила Нефтегорск на Сахалине. Погибли многие тысячи людей
Геологи изучают приметы, позволяющие им предсказать грядущую катастрофу и предупредить людей об опасности.
От пытливого внимания естествоиспытателей не укроются следующие моменты: перед землетрясением многие живые существа ведут себя весьма странным образом. Змеи и ящерицы выползают из надежных укрытий овцы сбиваются в кучу и тревожно блеют собаки надсадно лают, птицы стаями устремляются вдаль, а в воздухе появляется много насекомых. Во время катастрофического землетрясения 1923 года, которое разрушило столицу Японии, один ученый увидел у пляжа близ Токио «усатую треску», которая водится в очень глубоких местах. Было впечатление, что рыба от кого-то или чего-то спасается, предупреждает об опасности. Через два дня страшное землетрясение унесло 150000 человеческих жизней. А в ноябре 1963 года рыбаки с японского острова Ниидзима выловили в море невиданную глубоководную рыбу шестиметровой длины. «К чему бы такое чудо?» — толковали рыбаки. И как несколько десятилетий назад, через пару дней японские селения и города потрясли чудовищные подъемные толчки. Видимо, представители животного мира чувствуют высокочастотные колебания почвы, необычные звуки, непривычные запахи.
Самым надежным прогнозом землетрясений являются заключения геофизиков: они неутомимо наблюдают за непрерывными записями сейсмографов.
Кстати, сейсмографы регистрируют не только природные землетрясения, но и подземные ядерные взрывы, и обычные крупные взрывы, которые нередко сопровождают строительство.
Специалисты по подземным водам — гидрогеологи — изобрели свой метод определения землетрясений: он стал известен в 80-х годах XX столетия. Оказывается, перед землетрясением уровень подземных вод понижается, а в момент землетрясения резко возрастает.
Существует и другой метод «водных» предсказаний. Оказывается, в течение месяцев, предшествующих катаклизму, в подземных водах близ будущего эпицентра землетрясения увеличивается количество благородных газов: радона, гелия и аргона а также соединений урана и фтора. Зная это, ученые предупреждают о землетрясении силой 4-5 и более баллов. Изучая жизнь «кровеносных сосудов» Земли, можно довольно точно предсказывать геологические трагедии.
В середине XX столетия великий русский ученый-геолог, геохимик и биогеохимик Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) пришел к выводу, что сам человек с его хозяйственной деятельностью стал мощной геологической силой развития нашей планеты.
Сегодня с сожалением и честно надо признаться: человек — это та сила, которая больше разрушает земные недра, нежели бережет их для последующих поколений. То там, то здесь полностью исчезают месторождения полезных ископаемых — человек жадно выбрал их. Строительство крупных водохранилищ и длительная разработка нефтяных и газовых месторождений помогают возникновению землетрясений. Причина в том, что гигантская масса воды водохранилищ давит на горные породы. А в случае извлечения нефти и газа из недр земли происходит все наоборот. И здесь и там итог один — может начаться землетрясение. В районе известного газового месторождения Газли в Узбекистане подобные катаклизмы силой 6-8 баллов случались уже дважды.
Промышленное производство загрязняет моря, озера, реки и подземные воды. Снова на помощь приходят геологи. Они сообщают о размерах загрязнений, сроках поражения ими местности и о вариантах спасения. К геологам прислушиваются и тогда, когда устраивают городские свалки, — они определяют наиболее благоприятные места их организации.
Геологи, эти странные люди — романтики, практики, любознатели, стараются своими знаниями помочь государствам бережно использовать и сохранять недра Земли для потомков. Можно сказать, что геологи — верные рыцари нашей планеты.
Посмотри во тьму веков
А вот работа геологов-палеонтологов, наоборот, не связана с сиюминутными вопросами. Пытливый взор этих специалистов как бы погружен в тьму веков. Задача перед этими специалистами стоит не из простых — палеонтологи изучают развитие животного и растительного мира за последний миллиард лет его существования.
Среди окаменелых существ — предметов работы палеонтологов — обитатели древних морей, динозавры, мамонты и другие животные суши. Порой встречаются целые окаменелые деревья, а в микроскоп можно увидеть споры и пыльцу древних растений. Поистине, пыль канувших в Лету времен... Окаменелости помогают геологам определить возраст тех или иных пород и полезных ископаемых, рассказать о том, как они образовались и в каких условиях.
Известный русский писатель Иван Антонович Ефремов (1907-1972), автор романов «Туманность Андромеды», «Лезвие бритвы», был крупным ученым-палеонтологом. Много лет он изучал всемирно известное кладбище динозавров в Монголии и создал целое направление науки палеонтологии о могилах вымерших животных.
Выдающийся русский палеонтолог Сергей Викторович Мейен (1935-1987) с детства мечтал изучать ископаемые растения и древних животных. Все свое свободное время, будучи школьником, он бродил по берегам подмосковных рек и оврагов, собирал останки аммонитов и белемнитов, моллюсков и кораллов. А впоследствии его мечта осуществилась: Мейен создал всемирно известный атлас ископаемых растений. Этот атлас — настольная книга каждого современного палеонтолога.
Он был первым нашим университетом
В этой книге будет часто встречаться дорогое для русских и русской науки имя — Михаил Васильевич Ломоносов. Великий поэт Александр Сергеевич Пушкин сказал о нем: «Ломоносов был великий человек. Между Петром Первым и Екатериной Второй он один является самобытным сподвижником Просвещения. Он создал первый университет. Он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом».
Каждому нашему пытливому соотечественнику Михайло Васильевич Ломоносов необыкновенно близок. С него хочется брать пример, потому что гигантская личность Ломоносова доказывает: начал с нуля, с зимней дороги из поморского селения в Москву, а окончил дни великим ученым и вечной российской славой.
Не стоит сетовать на то, что путь Михаилы Васильевича был тернист. Никто из нас не сможет вспомнить и назвать хотя бы одного творца, чьи будни были бы райским бытием. Поэтому все до черточки закономерно и естественно в жизни Ломоносова.
Уход из родительского дома в 19 лет.
Нелегкое учение в России и за границей: над книгами он просиживал сутками. Жесткая экономия в быту: скудная пища, обрывание перьев для письма у гусей на московских прудах, скромное платье.
Непонимание и насмешки современников.
И даже кажущийся теперь анекдотичным — случай с ограблением. Шел однажды Ломоносов по Васильевскому острову, что в Петербурге, и напали на него три матроса: чего бы лихим молодцам не ограбить одинокого путника? Так Михайло Васильевич одного мошенника поколотил, оставив без чувств, другого обратил в бегство, а третьего проучил тем же манером, о каком сами матросы помышляли. Снял с бедолаги камзол, куртку, штаны и принес
Ломоносов и матросы
добычу домой. Так-то вот обижать российского гения, даром, что ли, архангельский мужик!
Заслуги Ломоносова перед Россией огромны и поражают своим многообразием. Он был энциклопедист. И, как считал другой наш великий русский ученый, Сергей Иванович Вавилов (1891-1951), энциклопедичность Ломоносова была его внутренней потребностью. Михайло Васильевич сочинял стихи, занимался проблемами физики, постигал тайны античной мозаики, сделал много открытий в астрономии, химии, географии, геологии, истории, кристаллографии. Создал новую науку — физическую химию.
Ум его был дерзок, пытлив и быстр. Жажда познания похожа на жажду путника в пустыне.
Сладость открытий не кружила ученому голову, а толкала вперед и вперед к новым тайнам... Стоит по-доброму позавидовать Ломоносову: неистребимая потребность «оседлывать» научные задачи заменяла ему мечты о роскошной жизни со слугами, пышными праздниками и обедами, разными другими удовольствиями.
Наверное, и в этом стоит брать пример с Ломоносова: стремиться всю жизнь делать дело, а на потеху, как известно, тратить час...
Последние годы Ломоносова были отмечены признанием и почетом — сама Екатерина II благосклонно жаловала ученого милостями. Ломоносов же, став знаменитым, своим привычкам не изменял: принимал гостей в китайском халате; между земляками-архангелогородцами и важными вельможами различий не делал; обожал холодное, прямо со льда. пиво.
Умер Михайло Васильевич от весенней простуды всего 54 лет от роду...
Ломоносову принадлежит следующее высказывание: «Мой покоя дух не знает».
Наверное, самое естественное состояние для творческого человека, ученого — это душевное беспокойство, толкающее его за рыбным ли обозом, следующим из поморских земель в Москву, к письменному ли столу, на котором лежат чистый лист бумаги и отточенное перо... Главное — вперед и вперед, глубже и глубже в лабиринт непознанного, неизвестного, манящего.
Именем Ломоносова названы город, течение в Атлантическом океане, подводный хребет в Северном Ледовитом океане.
Периодический закон
Каждый геолог должен знать периодический закон, открытый Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Ведь всё в природе состоит из химических элементов, в том числе и сокровища Земли — полезные ископаемые.
О том, как был открыт периодический закон и какой гениальной личностью был русский ученый Менделеев, наши следующие страницы.
На пути к открытию закона
К 1750 году было открыто 15 химических элементов. С 1751 по 1774 год открыли еще восемь элементов, и первым из них был никель. Один за другим рождались для мира водород, фтор, азот, кислород, хлор.
С 1800 по 1860 год к известным уже элементам добавилось 30 новых. Таким образом, к 60-м годам XIX века было известно 63 элемента. К этому моменту ученые завершили реформу атомно-молекулярного учения, выработали методы определения атомных масс. Они были рассчитаны для всех известных в то время элементов; правда, не всегда точно. Время и накопленные знания говорили о том, что назрела необходимость классификации элементов.
Что же брать за основу классификации? Химическое сродство? Валентность? Ученые стали объединять сходные по многим свойствам элементы в группы. Например, галогены (фтор, хлор, бром, йод), щелочные металлы (литий, натрий, калий).
Так появились самые, разнообразные варианты классификации. Их авторами были ученые П. Кремерс, Д. Кук, Э. Ленсен, У. Одлинг, Б. де Шанкуртуа и другие.
Каждый новый вариант классификации химических элементов имел свои слабые стороны и подвергался беспощадной критике со стороны ученого мира.
К тому времени уже около 10 лет изучением свойств простых веществ и элементов занимался русский химик Дмитрий Иванович Менделеев.
Его имя носят химический элемент, подводный хребет и лунный кратер
8 февраля 1834 года в семье Ивана Павловича Менделеева, директора тобольской гимназии, родился мальчик. Назвали его Дмитрием. Он закончил гимназию в 1848 году и поступил в Главный педагогический институт в Петербурге, где раньше учился его отец. Наверное, его юношеской мечтой было служение молодым силам России.
Именно в Главном педагогическом институте у Дмитрия Менделеева зародился интерес к химии. Лекции Д.И. Менделеев по этому увлекательному предмету читал сам «дедушка русской химии» А.А. Воскресенский (1809-1880).
В 1855 году Менделеев закончил институт с золотой медалью и получил звание старшего учителя. Здоровье его было не блестящим, и работать он отправился в Симферополь, а затем в Одессу. Так началась творческая и научная жизнь этого удивительного ученого, педагога. Дмитрий Иванович Менделеев всегда очень и очень много работал. Считал, что надобно себя трудом изнурять, даже если это и идет во вред здоровью.
Когда ему было 26 лет, он писал один из знаменитых своих трудов — «Основы химии». Менделеев не отходил от письменного стола целых два месяца. И время от времени домочадцы могли слышать его угрожающие крики, которые он обращал к формулам: «У-у! Рогатая! Вот какая рогатая! Я тебя одолею!...Убью!»
Если кто-то говорил Менделееву когда он уже стал маститым ученым, что он — гений, Дмитрий Иванович морщился и ворчливо отвечал: «Трудился всю жизнь, вот и стал гением... А так, какой я гений...»
Больше всего на свете Менделеев любил детей. «Много испытал я в жизни, — говорил ученый. — Чем бы и как бы серьезно я ни был занят, но я всегда радуюсь, когда кто-нибудь из них войдет ко мне...» Конечно, он имел в виду мальчишек и девчонок, с которыми обожал возиться, устраивать для них праздники, одаривать.
Был Менделеев по-былинному красив. Со временники описывали его как высокого, широкоплечего бородача с русыми волосами до плеч. С ярко-синими глазами, богатой мимикой, быстрыми, точными движениями.
Его боготворили студенты, которым он читал лекции по теоретической и органической химии в Петербургском университете Боготворили и... побаивались, потому что сдать экзамен ему было не так-то легко. Когда Менделеев и Александр Михайлович Бутлеров (1828-1886) принимали экзамены вместе, к Бутлерову выстраивалась очередь, а к Менделееву никто не шел
За непостижимо короткий срок, всего за три месяца, в 1861 году Дмитрий Иванович проделал титаническую работу: написал первый в России учебник по органической химии. Учебник был блестящим, и Менделеев получил за него Большую Демидовскую премию Академии наук.
Менделеев обладал необыкновенно сильным характером. Когда он, будучи взрослым человеком, отцом семейства, знаменитым ученым, влюбился в свою студентку, А.М. Бутлеров то мучился этим чувством четыре года. Он плакал, сгорал от страсти, понимал, что ничего из этой любви выйти не может, писал студентке письма и не отправлял их. Однажды решил уехать в Африку, чтобы по дороге упасть с палубы в море. Но... Менделеев смог совладать со своими страстями, смог усмирить себя, и жизнь потекла по прежнему руслу — в великих, изнурительных трудах.
Дмитрий Иванович как-то отметил: «Сам удивляюсь, чего только я не делывал в своей научной жизни». Он увлекался не только химией, но и изучением природных ресурсов, металлургией, угольной и нефтяной добычей, метеорологией, воздухоплаванием, агрономией. Перу ученого принадлежит более 500 работ по различным отраслям знаний: химии, физике, технике, экономике, географии, педагогике и другим наукам. Наверное, таким и должен быть истинный гигант науки — многогранной личностью, которой до всего есть дело
2 февраля 1907 года Дмитрий Иванович Менделеев умер. На его могилу вместе с венком студенты возложили огромный макет периодической системы...
Его «Основы химии» только на русском языке были переизданы более 13 раз. В 1964 году имя Менделеева занесли на открытую в США Доску почета великих ученых мира. Его именем названы 101-й химический элемент, подводный хребет в Северном Ледовитом океане, кратер на Луне, университеты...
Периодический закон Д.И. Менделеева
Существует легенда, что система химических элементов Дмитрию Ивановичу Менделееву... приснилась. Лентяй скажет: «Как здорово! Я тоже буду ждать, когда мне повезет — упадет на голову гениальное открытие, или клад какой-нибудь найду». Но все дело в том, что приснившаяся Менделееву таблица не была случайным сюрпризом. Как мы уже говорили выше, Менделеев был неистовым трудягой.
Много месяцев раскладывал Дмитрий Иванович карточки, на которых были написаны химические элементы и их свойства. Искал связь между ними, чувствовал — должна быть связь. Накануне целую ночь провел у конторки и лишь перед утром, страшно утомленный, не раздеваясь, прилег на диван. И вдруг во сне ему явилась таблица. Менделеев тут же проснулся, накидал на случайном листке свои гениальные столбцы, и его тотчас осенило: нашел! Сон, или провидение, или упорство, помноженные на знания, «подсказали» расположить элементы в порядке возрастания их атомных весов.
Первый вариант своей таблицы Менделеев назвал «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Ученый понимал: его таблица отражает принцип периодичности, определенный закон природы, который устанавливает тесную связь между химическими элементами. 17 февраля, или 1 марта по новому стилю, 1869 года таблицу напечатали на русском и французском языках. Затем оттиски разослали видным отечественным и зарубежным химикам, а также для публикации в журнал, который издавало Русское химическое общество.
Этот день — 1 марта 1869 года — и считается днем открытия периодического закона. В начале марта Менделеев должен был выехать по поручению Вольного экономического общества в Тверскую губернию для обследования артельных сыроварен. Но поездку пришлось отложить. Подготовка доклада о гениальном научном открытии все-таки важнее изготовления сыра. Дмитрий Иванович готовил сообщение для ближайшего заседания Русского химического общества. Когда рукопись была готова, Менделеев передал ее Н.А. Меншуткину и только после этого отправился в Тверскую губернию.
7 марта 1869 года открылось историческое заседание. Меншуткин зачитал сообщение Менделеева о системе химических элементов. Основными положениями были следующие:
«1. Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств.
2. Сходственные по химическим отправлениям элементы представляют или близкие атомные веса (подобно Pt, Jr, Os), или последовательно и однообразно увеличивающиеся (подобно K, Rb, Cs).
3. Величина атомного веса определяет характер элемента.
4. Должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел, например, сходных с Al и Cu...»
Менделеев на протяжении ряда лет совершенствовал свою периодическую систему. Ученым, например, были предсказаны три новых элемента, неведомых тогда науке. Сейчас они называются скандий, галлий, германий. Появилась так называемая короткая форма таблицы, которая известна и нам, перешагнувшим в XXI век. В ней уже были периоды и группы.