Грязевой бой
Каждый ребенок играет с грязью. Искра этой страсти, безусловно, все еще есть у тех исследователей, которые пытаются объяснить, как мелкие частицы оседают на дне водоема - ведь это первый шаг к одной из самых распространенных осадочных пород на нашей планете. И иногда неясная ранее картина происходящего на самом деле проясняется.
В принципе, в каждой луже можно увидеть, как образуется аргиллит: мельчайшие частицы грязи медленно опускаются на дно, где затем со временем уплотняются. Такой небольшой бассейн с водой высыхает слишком быстро для нормального образования горных пород, но вы можете представить себе этот процесс в морских заливах, заболоченных эстуариях и больших озерах, в которые на протяжении тысячелетий поступает все больше и больше материала. Если есть годовые колебания поступления мелких зерен, они остаются в виде слоев, даже если отдельные частицы слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Только микроскоп может помочь.
Но хотя аргиллиты являются одними из самых распространенных осадочных пород, они по-прежнему хранят много загадок. Их физико-химические свойства можно лишь приблизительно описать с помощью бесчисленного множества переменных и параметров. Кроме того, отдельные частицы не обязательно остаются поодиночке, а накапливаются, образуя более крупные агрегаты: они флоккулируют. Это еще больше затрудняет как-то уложить процессы опускания иловой нагрузки водоемов в формулы и правила.
Единственное, что помогает, - это контролируемая борьба с грязью в лаборатории, организованная Юргеном Шибером из Университета Индианы в Блумингтоне и его коллегами. Их не удовлетворил прежний метод получения контролирующих факторов оседания из условий воды над отложениями. Несмотря на то, что значения в толще воды совпали, свежие отложения оказались настолько разными, что предыдущий вывод, вероятно, был недопустим.
Исследователи также скептически отнеслись к предыдущим испытательным установкам: обычно используемые центробежные насосы, которые должны поддерживать движение раствора ила, немедленно разрушали бы столь важные хлопья. Поэтому Шибер и его коллеги растянули цепь так, чтобы они могли снимать то, что происходит на одной стороне длинного канала, в то время как они заставляли воду двигаться по конвейерной ленте.
Затем дело перешло к делу - научно точному. Дистиллированная вода, вода из-под крана, даже соленая вода наполняла их разной концентрацией частиц глины или морской грязи. Для того, чтобы можно было наблюдать зависимость от расхода, регулировали его ступенчато.
Всего через несколько минут после подачи шлама образовались первые хлопья диаметром до одного миллиметра. Иногда они разрастались в обтекаемые куски, к которым прикреплялись другие частицы и которые медленно двигались вниз по течению, близко к земле. Решающим фактором, однако, является то, что они уже осаждались со скоростью потока, при которой до сих пор никто не считал возможным. И они также образовывали плоские, широко расставленные ряби, которые иначе известны только на песке.
Но, до сих пор это казалось совершенно ясным, ил опускается на дно только тогда, когда успокаивается бурная вода - и соответственно аргиллиты всегда считались признаком стоячих или только очень медленно движущихся вод, в которых сохранились слои не нарушена после осаждения. Сейчас это начинает давать сбои.
Это не так уж и удивительно, говорит Шибер: «После разлива ручья вы видите именно эту рябь на пешеходных дорожках, когда вода отступает. И они сделаны из грязи». И, наконец, аргиллиты также показали тесное соседство отложений и эрозии, что не соответствовало предыдущей идее. Экспериментальные данные могут, наконец, объяснить это.
Это новая работа для геологов: как на самом деле образовались аргиллиты земли, которые в конце концов составляют две трети всех осадочных пород? Насколько полны последовательности с учетом процесса осаждения, которое отнюдь не представляет собой исключительно плоское опускание отдельных частиц, но может происходить и через рассеянные скопления? Насколько подвижными были верхние слои отложений до того, как они наконец обрели покой?
Они также помогут инженерам найти новые вопросы: Если грязь явно движется не так, как предполагалось ранее, что это значит для гидротехники? А может быть, есть запасы нефти в доселе неизвестных местах? В целом Шибер и его коллеги вызывают много вопросов. Пока эта грязь не осядет в пользу четкой картинки, образуется и проходит еще много луж.