Некоторые проблемы современной геологии

На модерации Отложенный

Некоторые проблемы современной геологии.

Строение Земли.

На основании сейсмических исследований, использования гравиметрии и информации о тепловом режиме планеты создана принятая большинством геологов, следующая схема строения Земли: внутреннее ядро – внешнее ядро – мантия – кристаллическая кора – гидросфера – атмосфера – биосфера – ноосфера. Многие отбрасывают из этой схемы ноосферу, как непонятное или непонятое явление.

Внутреннее ядро Земли имеет радиус 1220км, средняя плотность составляет 12, г/см3, обладает массой в 9,675 . 1022 кг, не пропускает поперечные сейсмические волны. Существует несколько версий его содержания. Наиболее распространена версия железо-никелевого наполнения ядра. В этом случае подобным веществу ядра материалом могли бы быть железные метеориты, которые представляют собой фрагменты ядер астероидов. Однако железные метеориты не могут быть полностью эквивалентны веществу земного ядра, так как они образовались в гораздо меньших телах, а значит в других физико-химических условиях. Кроме того плотность ядра примерно на 5-10% меньше плотности сплава железо – никель. Поэтому предполагается, что ядро Земли содержит больше легких элементов, чем железный метеорит.

Существует версия наполнения ядра планеты кристаллическим водородом (   ). Наконец состав ядра можно было бы оценить, исходя из геохимических и космохимических соображений, но для этого необходимо рассчитать первичный состав Земли, вычислить доли элементов в других геосферах и рассчитать состав ядра. Но это только в случае образования планеты из пылевого облака без утечки материала.

В одном ученые, занимающиеся строением Земли, согласны, что внутреннее ядро наполнено твердым веществом. А время начала кристаллизации внутреннего ядра относят к 2 -4 млд. лет тому назад.

Внешнее ядро, толщиной в 2266 км, считается жидким и состоящим из расплава железа и никеля. Диапазон температуры вещества во внешнем ядре определен в пределах 4400 – 6100оС.

Конвекционные вихревые движения жидких металлов создают во внешнем ядре магнитное поле Земли.

Мантия, толщиной 2900 км, состоит из силикатов и оксидов, составляет до 67% массы Земли или 83% планеты (без учета атмосферы). Агрегатное состояние мантии обусловлено давлением и температурой. Из-за высокого давления считается, что вещество мантии находится в твердом кристаллическом состоянии, но в верхнем слое (астеносфера) – аморфное или полурасплавленное состояние вещества. Однако в последнее время все чаще появляется информация о существовании восходящих и тангенциальных потоках вещества в составе мантии.

Далее авторское мнение о строении планеты Земля, основанное на информационно-энергетическо    й гипотезы происхождения Вселенной. Собственно строение не меняет очертания, но вот наполнение ядра Земли, динамика развития всей планеты имеют несколько отличную ориентировку.

Внутреннее ядро сложено программно уплотненными энергиями пространства (кинетической и статической). Это не пустота, если знать плотность (12,85 г/см3), но и не материя в ее классическом смысле. И уж тем более не железо-никелевое содержание с сорванными электронными оболочками или дополнением литофильных и халькофильных элементов. Это энергия Вселенной, в пространстве Земли существующая в плотном сгустке внутреннего ядра планеты. Впрочем, и остальные космические объекты Вселенной построены по этому же принципу, кроме некоторых со специфическим предназначением в нашем мироздании (черные дыры).

Исходя из следствия об образовании материи по информационно-энергетической гипотезе происхождения Вселенной, возможно уже говорить о составе внешнего ядра планеты, сложенного плазмой (четвертым или даже лучше первым агрегатным состоянием вещества, которое можно назвать предматерией, хотя уже и содержащей атомы и электроны в квазинейтральном состоянии). Назвать это состояние жидким или газообразным вряд ли можно, либо необходимо уточнить понятия терминов «жидкость», «газ».

Сразу возникает вопрос, а как же с образованием магнитного поля Земли? Здесь возможно вначале решить проблему первичности гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого взаимодействия относительно материи. Если это энергии конструирующие материю, то проблема образования магнитного, электрического, да и гравитационного полей Земли встает под иным углом. Но это вопрос космологии, а не геологии Земли, и пока оставим его здесь без ответа.

Итак, ядро Земли состоит: внутреннее – программно уплотненные энергии пространства, внешнее – плазменное содержание. Плазма внешнего ядра способна уже к организации в классические агрегатные состояния материи: твердое, жидкое, газообразное.

Мантия, составляющая не менее 67% массы Земли, несет в себе множество нерешенных геологами загадок по составу, агрегатному состоянию, дифференциации по плотности, динамики движения вещественных и тепловых потоков и пр. Недаром многие геологи – теоретики прячут в ней происхождение многих специфических магм (кимберлитовых, лампроитовых и пр.), а то и запросто выделяя золотоносный, алмазоносный слои мантии.

Ультраосновной состав мантии действительно подтверждается горными породами на поверхности Земли, хотя их дифференцированность, парагенезис с другими магматическими породами, насыщенность разнообразными химическими элементами, механизм транспортировки в поверхностные условия еще находятся в стадии изучения. Важным вопросом остается исследования теплового режима в мантийном пространстве, причины возникновения неоднородностей, последствия температурных преобразований.

Цикличность расширения Земли.

Гипотеза расширяющейся Земли, допускающая увеличение объема планеты, существовала в начале – середине ХХ века. Противники данной гипотезы опирались на следующие аргументы:

- измерения при помощи современных высокоточных геодезических технологий показывают, что в настоящее время (вторая половина прошлого века) Земля не изменяет свой радиус, хотя движения тектонических плит фиксируется;

- увеличение (аккреция) массы Земли в масштабах, необходимых для изменения радиуса, противоречит современным данным о темпах аккреции и средней температуре внутренних слоев Земли. Любая крупная аккреция высвободила бы громадное количество энергии, которая разогрела бы внутренние слои;

- модель расширяющейся Земли, основанная на термическом расширении, противоречит многим современным принципам реологии (изучает деформации и текучесть вещества) и не могут представить приемлемого объяснения расплавлению и фазовым переходам;

- палеомагнитные данные свидетельствуют, что радиус Земли за последние 400 млн. лет практически не изменился;

- оценки момента инерции Земли палеозойским породам свидетельствуют о том, что за последние 620 млн. лет не происходило значительного изменения радиуса планеты;

- согласно исследованиям FrancisBirch(1968) даже при изменении гравитационной постоянной (G) в 2 раза, радиус изменился бы примерно на 370м. При этом относительное изменение G намного ниже и не превышает 10-11 – 10-12 в год.

Вышеприведенные аргументы аннулируются, если рассматривать эволюцию Земли в рамках приведенного в первой главе строения планеты. При этом нужно отчетливо представлять именно цикличность расширения, а не постоянно действующего процесса. Впрочем, возражением неомобилизма служат сами геологические образования: широкое распространение траппов на стабильных участках кристаллической коры, проявления ультраосновных пород ,как в подвижных зонах развития, так и на платформах. Но еще более интересным является то, что подобные образования повсеместно подтверждают цикличность, наиболее ярко выраженную именно в 300 млн. лет. Даже траппы вдруг появляются на поверхность планеты через открытые трещины, практически или в большинстве недифференцированными, иначе говоря, за короткий временной промежуток, заполняя огромные площади. Не забудем, что и зарождение современных океанов случилось всего 300 млн. лет назад.

Будем считать это мегациклами, причем увеличивающимися по своей протяженности во времени. При этом сам кризисный (революционный) период мегацикла довольно кратковременен и катастрофичен.

Между кризисными периодами идут долговременные стабилизационные (эволюционные) периоды с преобладанием тангенциальных движений тектонических плит (неомобилизм). Мы застали завершение очередного стабилизационного периода, и все свои геологические построения выстраиваем из существующих фактов данного времени. Конечно, мегациклы в свою очередь подразделяются на циклы, представленные в рамках предыдущего мегацикла делением в 150 – 100 – 50 млн. лет с небольшими отклонениями, но и здесь отмечается кратковременность кризисных периодов при меньших масштабах преобразования планеты.

О геологическом содержании кризисного периода. В предыдущей главе показано строение центральной части Земли. На уровне внутреннего ядра, вернее на его внешней границе, за счет энергий пространства программно формируются новые порции материи, при этом места заложения таких «горячих точек» также структурно предопределяются ходом развития планеты. Новообразованные порции материи, обладая высоким энергетическим режимом, начинены тем составом химических элементов, образование которых могут позволить условия их формирования на данном этапе развития планеты, далее они начинают свое движения к поверхности Земли. Это происходит путем дифференциации химических элементов по пути движения потока материи, но в большей степени благодаря глубинному теплу, значительно превышающему уровень температур мантии. Подобный восходящий поток тепла и материи (плюм), захватывая за собой боковое вещество мантии и нижней части литосферы, образует открытые крупные тектонические структуры на границе мегациклов или замкнутые тектонические структуры растяжения на границах циклов. Одновременно новые порции материи увеличивают объем планеты за счет частичного уменьшения плотности внутреннего ядра. Собственно рождение новой материи и увеличение объема Земли являются стержнем развития кризисного периода эволюции планеты.

Остальное, частичное изменение формы геоида и соответствующее смещение положения оси вращения, катастрофические преобразования кристаллической коры в зонах влияния «горячих точек», изменения атмосферы и объема гидросферы, преобразования биосферы, даже удаление от Солнца и Луны от Земли, имеют вторичное происхождение от стержневых изменений в глубинах планеты, но тесно связаны с ними.

В ходе своего цикличного расширения последовательно формировались все материальные оболочки планеты (рис. 1). Здесь же путем экстраполяции геологических событий на Земле определен возможный возраст нашей планеты в сегодняшних временных параметрах – 5,3 млд. лет. На рис. 2 и 3 приведены составы атмосферы нашей формирующейся планеты и изменения температуры на поверхности. По ним видно, что формирование гидросферы произошло за счет за счет углекислотной – паровой (водяной) атмосферы того периода в момент охлаждения поверхности планеты до температуры в 100оС и этот момент приходится на 2200 млн. лет с момента образования Земли. Это важный момент для появления и жизнедеятельности биологических организмов в жидкой среде горячего минерализованного раствора. Совершенно понятно, что плотность и объем атмосферы и гидросферы наращивались постепенно. Лишь в 4 млд. лет от рождения планеты достигнут сегодняшний объем воды океанов, а современный состав атмосферы начал доминировать последние 300 млн. лет.

Предстоящий кризисный период развития Земли.

Суммируем происходящие события в современном отрезке времени:

- увеличение частоты Шумана, своеобразного пульса планеты, показателя изменения Земли на энергетическом уровне;

- ускоряющиеся смещения магнитных полюсов и уменьшение интенсивности электромагнитного поля планеты;

- резкие флуктуации местоположения оси вращения;

- искажения земного геоида;

- активизация тектонической деятельности вплоть до формирования новых тектонических разломов кристаллической коры;

- образование гигантской субширотной структуры в верхней мантии неясного содержания в южной субтропической части Тихого океана;

- изменение состава земной атмосферы за счет увеличения углекислого газа, метана, инертных газов;

- хаотичные преобразования климата в большинстве регионов планеты с тенденцией увеличения средней температуры на поверхности Земли.

Это хорошо видимые изменения, изучаемые ученым сообществом, но есть еще, менее известные, хотя также реальные, изменения направления движения морских течений, массовая гибель рыбы, птиц и пр.

Земля уже достаточно громко заявляет о надвигающемся кризисном периоде развития, пока без резких, катастрофических изменений на поверхности планеты.

Весьма похоже, что «горячие» точки уже породили первые плюмы (материальные и термальные восходящие потоки), двигающиеся вверх и уже влияющие на литосферу планеты. При этом, если вспомнить геологическое прошлое Земли, новый кризисный период ориентирован на преобразование субэкваториальной части планеты с образованием субширотных рифтовых структур и повторного открытия океана Тетис. Данный ареал геологических преобразований наиболее плотно заселен человечеством и все жители здесь находятся в зоне наивысшего риска жизнесуществования.

Перспективы геологии на ближайшие десятилетия.

Наступающий кризисный период эволюции Земли не первый и не последний. Он стоит в ряду сложных, но закономерных преобразований планеты, ее эволюции. Кризис уже и весьма значительно воздействует на человечество, хотя пока видны лишь его предпосылки.

Опыт изучения кризисного периода позволит земному разуму создать более уравновешенную картину построения Земли, уточнить геологическую летопись планеты, прогнозировать путь предстоящего события, яснее представлять методику формирования месторождений полезных ископаемых на данном этапе и с переходом в стабилизационный этап. Геологический прогноз кризисного периода эволюции Земли становится актуальным и необходимым, требует академического подхода с разных позиций и применения разных методов исследований.

Подобные задачи неподъемны для отдельного геолога и даже какого-либо геологического института, нужно широкое обсуждение происходящих процессов, уточнение точек зрения на природу этих событий. Пока же настораживают факты замалчивания происходящих геологических процессов, их однобокой интерпретации. Особенно это сейчас касается по распределению в разных, даже устойчиво стабильных ранее территориях планеты землетрясениям, их очаговой глубинности, скрытой логики их проявления.

Наверное, не нужно громадного и бесконечного финансирования для организации глобального геологического сообщества в Интернете, где каждый мог бы почерпнуть информацию о любом геологическом событии, открытиях по проблемам геологии Земли. Здесь же создать страницы дискуссий по разнообразным вопросам геологии. Дать возможность профессионального участия в обсуждении. Это может стать первым шагом решения многих проблем, шагом накопления и обсуждения непонятой фактуры.

Если у мирового сообщества нет подобного желания, это можно начать в России. Мы увлеклись конкурентной борьбой на геологическом рынке, перестали слышать и понимать друг друга. Даже институты, некогда бывшие лицом теоретических разработок, заняты поисками новых месторождений полезных ископаемых без должной производственной базы, но дающих какую-то прибыль. За этой суетой перестали видеть более сложные и мощные процессы геологического преобразования планеты. Не климат управляет подобными изменениями, но это следствие глубинных преобразований.

Следующим шагом геологической науки станет выработка вариантов развития Земли в предстоящем кризисном периоде, от самого жесткого до умеренного преобразования поверхности планеты. Здесь тематика весьма обширна: изменение формы геоида, смещение местоположения оси вращения, миграция магнитных полюсов, состояние кристаллической коры в разных регионах, положение границ океанов и материков, изменение атмосферы, формирование климата, преобразование биосферы и т.д. И все это непосредственно влияет на условия существования человечества.

Это будет уже не геологическое описание фактов и событий, а приведет к осознанному восприятию геологии нашей планеты прошлого, настоящего и будущего.

 

Литература.

Ботт М. Внутреннее строение Земли.// М., Мир, 1974.

Добрецов Н.Л. Введение в глобальную петрологию.// Новосибирск, Наука, 1980.

Левин Б.Ю. Происхождение Земли.// Известия АН СССР, Физика Земли, 1972, №7.

Хаин В.Е. Общая геотектоника.// М., Недра, 1973.