Цикл преобразования горной породы

В начале жизни Земли был период, когда ее поверхность была расплавленной. По мере остывания планеты это расплав (магма) затвердел и кристаллизовался, и образовались первые горные породы. Породы такого типа называются магматическими. Магматические горные породы продолжают формироваться и сегодня — это, например, вулканическая лава или выбросы магмы вблизи срединно-океанических хребтов (см. Тектоника плит). Поскольку это были первые породы, образовавшиеся на нашей планете, с них мы и начнем наш рассказ о цикле преобразования горной породы.

После формирования первых горных пород температура Земли продолжала снижаться, пока не опустилась ниже точки кипения воды. Как только на Землю упала первая капля дождя, магматические горные породы начали выветриваться. От породы отделилась первая частица и была смыта вниз, чтобы стать первой песчинкой на первом пляже. Время шло, все больше и больше частиц смывалось в недавно образовавшийся океан, скапливаясь на дне в виде слоя толщиной в несколько километров. В нижней части этого скопления вода протекала сквозь песчинки, оставляя между ними клейкий глинистый осадок, в результате чего образовалось что-то вроде цемента. Так под воздействием огромного давления верхних слоев рыхлое скопление песчинок превратилось в твердую горную породу — песчаник. Нечто похожее получится, если полить клеем кучу песка и затем поставить на нее что-нибудь тяжелое.

Когда на Земле появилась жизнь, стала создаваться новая широко распространенная форма отложений. Микроскопические организмы, живущие в океане, извлекали кальций из морской воды, чтобы придать твердость своим раковинам. Когда эти организмы умирали, их раковины, словно снег, падали на дно океана. Спустя тысячелетия они тоже превратились в камень — в данном случае в известняк.

Породы, образованные в процессе оседания, называются, что неудивительно, осадочными горными породами. Существуют различные виды осадочных пород в зависимости от вида отложений: песок образует песчаник, кальций образует известняк, ил образует глинистые сланцы. Крупные реки — такие как Амазонка, Нил, Миссисипи — постоянно оставляют в своих дельтах тонны ила, который когда-нибудь превратится в сланцы.

Осадочные горные породы, как правило, нетрудно распознать. Поскольку они образуются на дне океанов и озер, они откладываются слоями и выглядят как страницы лежащей на столе закрытой книги, если посмотреть на нее сбоку. Такие породы можно наблюдать по сторонам дорог, проложенных в холмистой или горной местности. И если вы видите осадочные породы высоко в горах, далеко от океанов — это наглядная демонстрация того, что поверхность Земли находится в постоянном движении (см. Тектоника плит).

После того как осадочные породы сформировались, с ними могут происходить самые разные вещи. Они могут подвергаться эрозии (выветриваться, вымываться и т. п.), привнося свои частицы в осадочные отложения новых поколений. В результате тектонической активности они могут оказаться погребенными глубоко под поверхностью Земли. Там под действием высокого давления и высокой температуры структура минералов, образующих породу, изменяется и становится кристаллической. Тогда существенно изменяется и сама горная порода, состоящая из этих минералов. Например, известняк в результате таких воздействий превращается в мрамор, а глинистые сланцы становятся кристаллическими сланцами. Горные породы, подвергшиеся таким превращениям, называются метаморфическими.

Первая частица, выветрившаяся из магматической породы, могла проделать этот путь — в земную кору и обратно — несколькими способами. Она могла входить в состав осадочных пород, которые, в свою очередь, могли вновь выветриться и образовать очередное поколение горных пород такого же типа. Или же она могла преобразоваться в породу другого типа. Наконец, любые из этих горных пород могли попасть под поверхность Земли в результате таких процессов, как столкновения материков или субдукция — когда из-за глубинных разломов одна тектоническая плита пододвигается под другую (см. Тектоника плит). В этом случае они могли расплавиться, а их атомы — выйти на поверхность в виде магматической породы для того, чтобы весь цикл повторился вновь.