Николай Непомнящий - 100 великих рекордов стихий
Попробуем представить, что происходит в земных слоях между интервалами с температурой 374 °C и 425–450 °C. Под действием сил гравитации атмосферная вода проникает вниз — по трещинам, порам, пустотам — сквозь толщу континентов. Количество спускающейся воды ежегодно составляет (100–200) x 10 в 19-й степени тонн. Это не так много, как может показаться. Достаточно, чтобы за год через каждый квадратный метр суши просачивался всего только один литр воды. Для этого не требуется особой проницаемости пород. Предположим, что вся земная кора сложена из водоупорных глин. Но и тогда вода будет поступать в прежних количествах.
…Растворы минуют рубеж в 374,13 °C и у температурного рубежа в 425–450 °C переходят в парообразное состояние. Но для пара писаны свои — газовые законы. Пар стремится расшириться. В нашем случае он идёт вверх, потому что вышележащие породы менее плотные, а значит, более проницаемые. Но, переступив верхнюю границу — 374,15 °C, пар вновь превращается в воду, а вода, образуя растворы, вновь начинает движение вниз.
Так водные растворы всё время стремятся вниз, превращаются в пар, пар идёт наверх, переходит в водные растворы и т. д. По С. Григорьеву, это извечный процесс, протекающий в земных недрах. Он, вкратце, и составляет суть гипотезы, на которой основаны все построения автора.
В круговорот воды вовлекается целый ряд химических элементов. Прежде всего это относится к соединениям магния, железа и кальция — наиболее легко растворимых элементов. Вода на пути вниз прихватывает их с собой. Попадая в зону критических температур, она от них освобождается. Происходит выпадение минералов, содержащих магний, железо и кальций.
Оставив груз, растворы вновь переходят в пары, устремляются наверх. Но и в этот путь они идут не порожняком — выносят кремнекислоту. Пройдя уровень с температурой 374,15 °C, пар обращается в воду, а кремнезём выпадает а осадок.
Итак, соединения магния, кальция, железа, легко растворяясь в жидких растворах, транспортируются к нижней границе, кремнезём доставляется к верхней. Словно гигантская расчёска прочёсывает недра. Это и есть сепаратор, сортирующий вещество на границе между земной корой и верхней мантией. Сортировка происходит повсеместно, в особой оболочке земного шара. С. Григорьев назвал её дренажной. С помощью дренажной оболочки можно объяснить, как происходит обмен веществ между земной корой и верхней мантией.
Речной снос забрал свои 12 куб. км — материк стал легче и всплыл. Вслед за ним поднялись породы мантии. Они оказались в дренажной оболочке — в зоне действия «сепаратора» — и подверглись переработке. В конце концов, пришедшее из глубин вещество разделяется на более лёгкое, которое присоединяется к породам материковой коры, и более тяжёлое, которое переходит в водные растворы дренажной оболочки.
Материал, снесённый с континентов речными водами, попадает на дно океанов — вблизи побережий. Сюда же доставляется вещество из дренажной оболочки. Почему так происходит? Да потому, что давление на растворы дренажной оболочки под материками больше, чем под океанами. Как-никак, материки… Из зоны высоких давлений водные растворы перемещаются по дренажной оболочке в зону более низких — под океаническую кору. Здесь растворы поднимаются вверх — сквозь земную кору, охлаждаются, и из них выпадает ряд элементов. Происходит цементация, уплотнение пород, лежащих на дне океана.
Побережья, непрерывно нагружаемые веществом, становятся тяжелее и начинают опускаться под тяжестью. На пути вещества — дренажная оболочка. Она преобразует его в породы типа базальтов. Однако путь вниз на этом не кончается — нагрузка сверху всё время возрастает. Новое продвижение вглубь через нижнюю границу дренажной оболочки — и новая переделка. На этот раз в породы типа дунитов (оливинов).
Восходящая ветвь круговорота: вещество верхней мантии поступает в материковую кору.
Нисходящая ветвь: материал с континентов отлагается на дне океанов, а затем уходит в мантию.
Ещё раз подтверждаются слова В. И. Вернадского: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов».
В основном гипотеза изложена. Теперь посмотрим, как она отвечает на некоторые вопросы, поставленные вначале. Похоже, что две наиболее известные и по-своему загадочные границы в земной коре образует дренажная оболочка. Речь идёт о разделе Конрада и поверхности Мохоровичича. Плотность пород на этих рубежах возрастает скачком, что отмечают сейсмические волны. Например, пересекая поверхность Мохоровичича, они увеличивают скорость с 6 километров в секунду до 8 километров в секунду.
Поверхность Мохоровичича — нижняя граница дренажной оболочки. Выпадение в осадок веществ, состоящих из тяжёлых элементов, уплотняет породы на этом уровне. У верхней границы дренажной оболочки накапливаются вещества, которые лучше переносятся паром, например кремнекислота. Так возникает граница Конрада.
Критические температуры есть у всех соединений. Это рубежи для них. Жидкие растворы тех или иных элементов не опускаются ниже, а переходят а парообразное состояние.
Критическая температура серы — 1040 °C. Предполагается, что так нагреты породы на глубине 100–200 километров. Именно здесь обнаружен волновод — слой, по которому сейсмические волны распространяются, не рассеиваясь. Может быть, волновод на этой глубине представлен слоем серы? Тем более что в земной коре её мало — 0,1 %. А в каменных метеоритах (их считают сходными по составу с первоначальным веществом Земли) содержание серы достигает 2 %. Если серы в земном веществе также было 2 %, то она, собравшись в волноводе, могла образовать слой толщиной до 85 километров.
Ядро Земли не проницаемо для определённого типа сейсмических волн. Это свойство жидкостей; неудивительно, что есть предположение о существовании жидкого слоя на границе между мантией и ядром. Вероятнее всего, что это слой ртути, критическая температура которой 1450 градусов. Предполагается, что на глубине 3470 километров температура достигает этого уровня. Общее количество ртути в Земле достаточно для того, чтобы образовать на границе ядра и мантии слой мощностью до 55 метров. Распространённая гипотеза о железном ядре Земли согласуется с предположением С. Григорьева. Железо в центре земного шара находится в газовом состоянии. Сжатое газообразное ядро должно обладать одинаковыми свойствами по всем направлениям, что и подтверждают сейсмические наблюдения — продольные сейсмические волны пересекают центральную часть Земли с одинаковой скоростью.
Различные вещества накапливаются там, где господствуют критические для них температуры. Они могут играть роль флюсов, которые снижают температуру плавления вмещающих пород. Расплавленные породы — менее плотные, чем твёрдые. Они попадают под действие механизма так называемой зонной плавки — медленно, но верно поднимаются кверху.
Зонная плавка, по мнению академика А. П. Виноградова, привела к дифференциации вещества Земли. Она даёт наибольший эффект, когда повторяется многократно. Именно флюсы способны раз за разом вызывать появление расплавленных зон: накопление вещества у рубежа с критическими температурами происходит непрерывно. С помощью дренажной оболочки можно объяснить различие материковой коры и океанической. Осадочные породы, слой гранитов, затем базальтов — таков разрез материковой коры. Под океанами граниты, как правило, отсутствуют, осадочные породы лежат прямо на базальтах. Поэтому когда на суше встречают необычно мощные толщи базальтов, то говорят об океанизации коры. Это наблюдается на Восточно-Сибирской низменности, где базальтовый покров занимает 1 млн. кв. км, в Исландии, Индии, Америке.
Напротив, признаки гранитизации на дне морей и океанов указывают на континентизацию.
Граниты — кислые породы, в них много кремнезёма и мало соединений кальция, железа, магния. Базальты — основные породы. Для того чтобы граниты превратились в базальты и наоборот, нужен обмен химическими элементами. Вспомним, что у верхнего рубежа дренажной оболочки — у раздела Конрада — концентрируется кремнезём. Здесь проходит подошва гранитного слоя. У нижней границы дренажной оболочки — у поверхности Мохоровичича — происходит накопление кальция, железа, магния. Здесь кончаются базальты, ниже залегают породы верхней мантии.
Обмен элементами действительно совершается — с помощью дренажной оболочки!
Раздел Конрада служит пограничной полосой — всё, что попадает выше него, превращается в граниты, всё, что ниже, — в базальты. Поверхность Мохоровичича — граница преобразования базальтов в породы верхней мантии и наоборот.
Отсюда следует, что расположение дренажной оболочки выше или ниже по отношению к поверхности Земли определяет мощность земной коры. Под материками она больше, потому что там происходит усиленный отбор тепла. Вода континентов просачивается вниз в большом количестве и под большим давлением, которое зависит от величины водяного столба. Вода охлаждает недра. Слои, где температура становится критической для воды и её растворов, залегают довольно глубоко — на 40, 50 и даже 70 километров. Там же оказывается дренажная оболочка. Она формирует толщи базальтов и гранитов — ту материковую кору, которую мы встречаем под осадочным чехлом континентов.
