Феликс Зигель - Вам, земляне

Согласитесь, что Земля по своим магнитным свойствам мало напоминает школьный постоянный магнит.

Для главной темы этой книги — знакомство с земными недрами — особенно интересны местные земные магнитные аномалии. В зависимости от масштабов их делят на локальные, региональные и мировые. Первые имеют в поперечнике всего несколько километров, вторые — десятки и сотни километров, а третьи — тысячи километров. Во всех этих аномалиях магнитное поле необычно велико и его напряженность (по вертикали) достигает 1–2 эрстед.

Причина локальных аномалий — присутствие в данном районе больших залежей намагниченных пород. Самые заметные магнитные аномалии порождаются железными рудами, менее значительные— изверженными (базальты, диабазы) и метаморфическими (железистые кварциты) породами. Что касается мировых и крупных региональных магнитный аномалий, то их существование связано, по- видимому, с физическими особенностями глубоких слоев земной коры и даже верхней мантии. В последнем случае изучение аномалий особенно перспективно — ведь самая глубокая буровая скважина прошла более 11 км, тогда как при детальном изучении земного магнетизма можно узнать о свойствах вещества, находящегося на гораздо больших глубинах. Лишь на глубине 40—100 км температура становится такой высокой, что о намагничивании земных пород не может быть и речи.

Магнитные карты Земли, на которых изображены кривые равной напряженности, по существу напоминают рентгенограмму нашей планеты. Вся территория Советского Союза покрыта аэромагнитной съемкой, причем среднее расстояние между маршрутами полетов не превышает нескольких километров. Все, даже небольшие аномалии на этой карте должны получить объяснение и помочь разведке полезных ископаемых. В сущности, глубинная «магнитная разведка» преследует три цели: региональное изучение глубинного строения Земли, прослеживание различных структур в кристаллическом фундаменте земной коры и, наконец, поиски железорудных месторождений.

На общей магнитной карте Земли выделяются три мировые аномалии — одна в Канаде, вторая в Антарктиде, третья в нашей стране, между Енисеем и Леной. Происхождение их пока не совсем ясно, но зато в других случаях «холмы» магнитной карты привели к открытию мощных залежей очень полезных для промышленности пород. Классический пример — Курская магнитная аномалия (КМА), огромная кладовая железа, разработке которой В. И. Ленин уделял исключительное внимание. Открытие Курской аномалии В. В. Маяковский приветствовал стихами:

Ленинский декрет 1919 г. об изучении Курской магнитной аномалии ознаменовал собой рождение советской разведочной геофизики.

Ныне известно, что КМА представляет собой два подземных почти параллельных железорудных хребта. Один из них имеет ширину около 25 км и тянется к югу на 400 км, другой на 5 км шире и на 200 км длиннее. Стрелка компаса в этих районах вместо севера иногда показывает на восток, запад и даже на юг!

Однако не все железные руды усиливают магнитное поле Земли, некоторые ослабляют его, что связано с обратным намагничиванием этих пород. Значит, не только «холмы», но и «впадины» на магнитных картах могут указывать на залежи полезных ископаемых. К числу таких необычных магнитных аномалий принадлежит Ангаро-Илимская аномалия, обнаруженная в 1923 г. Есть отрицательные аномалии в Южной Африке и Северной Англии, на территории обеих Америк и в других местах земного шара.

Происхождение отрицательных магнитных аномалий пока неизвестно. Но это, конечно, не мешает разведке полезных ископаемых, вызывающих столь непонятное явление природы.

Существуют различные приборы для измерения напряженности магнитного поля Земли [6] Подробнее см. в книге В. И. Почтарева «Земной магнит» (М. Гидрометеоиздат, 1974). и магнитные обсерватории, где внимательно следят за изменениями земного магнетизма. Магнитные измерения проводят и на суше, и на море, с самолетов и даже с помощью искусственных спутников Земли. Организуются международные исследования, позволяющие в глобальных масштабах выявлять все особенности земного магнетизма и его изменчивости. И вся эта огромная работа очень полезна не только для разведки полезных ископаемых. По характеру магнитных свойств Земли можно судить и о далеком прошлом нашей планеты, и о природе ее ядра, недоступного для прямых исследований.

Если обыкновенный гвоздь поднести к магниту или тем более потереть о него, гвоздь сам становится магнитом. Он как бы сохраняет память о пребывании в магнитном поле, поэтому это явление остаточного магнетизма, свойственного очень многим телам, иногда образно называют его «магнитной памятью».

Магнитологи неожиданно обнаружили, что обыкновенные кирпичи и древние керамические изделия также обладают остаточным магнетизмом, следами воздействия земного магнитного поля. Этот факт сначала показался удивительным, так как глина и песок принадлежат к практически немагнитным материалам. Однако выяснилось, что во время обжига в печах высокая температура сообщает им значительную магнитную восприимчивость, благодаря чему древние кирпичи и глиняные изделия хранят в себе следы, указывающие на состояние магнитного поля Земли в далеком прошлом, т. е. на палеомагнетизм.

Подобные сведения можно получить и другим путем. Частицы магнетитовых пород, образовавшиеся в процессе их выветривания (разрушения), переносятся реками в океан. Опускаясь на дно океана, они, как крошечные магнитики, ориентируются вдоль магнитных меридианов. Степень намагниченности осадочных пород указывает на напряженность геомагнитного поля в прошлом. Значит, и в этом случае можно выяснить, каким (по направлению и интенсивности) было магнитное поле Земли в разные эпохи ее эволюции.

Источником данных о палеомагнетизме служат также застывшие лавовые потоки. Лава содержит соединения железа и в раскаленном состоянии сравнительно легко намагничивается. А затем, остывая, она сохраняет на долгое время свою «магнитную память».

Разумеется, при всех исследованиях палеомагнетизма надо точно фиксировать положение изучаемого образца на современной Земле. Если речь идет о керамическом изделии, то магнитолог должен установить, каким было положение этого изделия в момент обжига. Затем особыми приемами («магнитной чисткой» с помощью переменного магнитного поля) удаляют ту часть остаточного магнетизма, которая, быть может, была приобретена образцом после обжига. И только тогда, когда «магнитная память» выявлена в чистом виде, можно изучать параметры древнего магнитного поля. Таким образом, кропотливая работа магнитолога напоминает труд художника-реставратора, восстанавливающего истинный облик какой-нибудь древней картины.