Зависимость относительной влажности почвенного воздуха от влажности и температуры почвы (по Д.Ф. Лебедеву) 17 страница
Выше границы расположен высокоградиентный слой, в пределах которого с глубиной скорость в породах возрастает от 5,5 до 6,4—6,5 км/с. Ниже границы градиент увеличения скорости резко падает. В пределах второго слоя часто происходит снижение скорости, отчего весь слой или часть его ведет себя как волновод. Указанные особенности слоев, разделенных границей КЛ (рис. 15а) определяют её свойства. Преломленная волна фиксируется от этой границы далеко не всегда, так как ниже ее скорости могут быть понижены, а в таком случае головные преломленные волны не образуются. В то же время граница — хороший отражающий горизонт, поскольку отраженная волна образуется на границе как с положительным, так и с отрицательным скачком скорости. Главное отличие — снижение скорости в средней части коры, где раньше предполагался ее значительный рост и рисовалась кровля «базальтового» слоя. Опубликовано значительное число сейсмических разрезов (схем) земной коры платформ, на которых выявлены слои с пониженными скоростями.
\146\
Рис. 15. Геофизические данные о структуре коры (по И.А Резанову, 1985). а — сейсмические; 6 — электрические; в — магнитные
Штриховкой показан разброс данных измерений в разных районах.
Глубины слоев, различающихся по физическим свойствам, усреднены
по нескольким измерениям.
Обычно такой волновод располагается на границе между верхней и нижней корой на глубине 10—20 км и имеет толщину 5—10 км [28]. Геологи предполагают, что это зоны (или линзы) сильно трещиноватых и обводненных пород. Такое предположение косвенно подтверждается тем, что сверхглубокая Кольская скважина обнаружила в метаморфических породах древнего протерозоя на глубине 6—9 км многочисленные трещины и пустоты [31|.
|
|
|
В последние годы появились данные о существовании в коре платформ слоев, характеризующихся повышенной электропроводимостью горных пород, что имеет огромное значение для выявления геологической природы сейсмических слоев-гидрогоризонтов.
Общая электрическая модель коры платформ показана на рис. 156. Известно, что температуры в коре платформ относительно невысокие и на глубинах 20—40 км, где обнаружены высокопроводящие слои, оцениваются не выше 300—500°С. При такой температуре невозможно даже частичное плавление материала коры. Следовательно, существует иное объяснение высокой электропроводимости в нижней половине коры платформ.
\147\
Обратимся к третьему независимому источнику, свидетельствующему о физических свойствах земной коры платформ — намагниченности (см. рис. 15в). В породах коры величина намагниченности, по данным тех же геологов, колеблется в огромных пределах. Намагниченность пород определяется содержанием особых минералов, из которых наиболее распространен магнетит. Оценка магнитных свойств на большой глубине делается на основании моделирования магнитного эффекта и определения глубин залегания магнитовозмущающих масс.
|
|
|
Три независмых геофизических метода сейсмический, электрический и магнитный — свидетельствуют о трехслойном строении консолидированной коры платформ. Океаническую кору геологи разделяют также на три слоя, при этом указывают, что она резко отличается от континентальной как составом, так и толщиной.
(Слоистость наблюдается как в земных глубинах, так и земной атмосфере. Иначе и быть не может. Тут есть одна закономерность, на которой построен весь космический мир.)
Моя задача сейчас — доказать, что вода пронизывает не только всю земную кору, но н мантию, и ядро. Об этом свидетельствуют физические свойства земных оболочек, которые хорошо фиксируются приборами.
Земная кора отделяется от верхней мантци хорошо выраженным сейсмическим разделом (раздел Мохоровича), на котором сейсмические скорости резко возрастатют, но новейшие детальные сейсмические исследования (метод отраженных волн) показали, что раздел Мохоровича нельзя представлять в виде единой поверхности, а скорее всего — это зона толщиной в несколько километров, состоящая из прослоек более плотного и менее плотного материала.
|
|
|
На основе сейсмических скоростей волн геофизики пришли к выводу, что и мантия имеет по меньшей мере, гак же как и кора, трехчленное строение: верхняя мантия, переходная зона и нижняя мантия.
Верхняя мантия состоит из I) высокоскоростного слоя толщиной 0—50 км, 2) среднего слоя пониженных скоростей толщиной около 100 км и более однородного глубокого слоя толщиной около 250 км, распространяющегося до глубины 400 км.
Верхний слой мантии и лежащая на ней земная кора являются главным источником землетрясений, так как основная масса их зарождается на этой глубине. Вы уже должны догадываться почему.
Большой интерес для нас представляет слой пониженных скоростей (мощностью 100 км). Ему американцы А.Аллисон и
\148\
Д. Палмер дали такую характеристику: «Характерные для нее низкие сейсмические скорости нельзя объяснить минеральным составом или температурным градиентом. Свойства этого слоя с его резкими границами лучше всего объясняются либо частичным (менее 1%) плавлением, дегидратацией, либо присутствием в его минеральной ассоциации воды» [2, с.441].
|
|
|
Переходный слой мантии имеет несколько горизонтов, где сейсмические скорости волн резко возрастают. Нижняя мантия, по утверждению геофизиков, -- это относительно однородный слой.
Вопрос о составе и физической природе ядра Земли еще более сложен как для геофизиков, так и для геологов. Данные геофизиков очень скудны, но тем не менее они пришли к выводу, что ядро состоит из двух частей — внешнего жидкого и внутреннего твердого, которое четко выделяются по сейсмическим данным.
Меня поражает такая странная ситуация. Почему геофизики и геологи пришли к выводу, что жидкая и твердая часть составляют одно целое — ядро Земли. И почему внешняя часть ядра жидкая, а не газообразная. Какая разница в этой ситуации между газом и жидкостью?
Многие геофизики ответят на этот вопрос примерно так: с глубиной давление возрастает, и это приводит к мысли, что газ на такой глубине переходит в жидкое состояние, а вообще это не жидкость, а расплав пород ядра.
Тогда возникает вопрос, почему само-то ядро твердое? Ведь там температура и давление, по их мнению, еще больше.
В свете современных данных, плотность ядра на 10% ниже плотности железоникелевого сплава при температурах и давлениях, господствующих в ядре. В настоящее время многие исследователи склоняются к тому, что «ядро состоит в основном из железа с примесью никеля и серы. Не исключается возможность присутствия и других элементов, таких, как кислород и кремний».
Тогда непонятно, почему железо в кислородно-серной среде или сами сера или кислород не взрываются при таких огромных давлениях и высоких температурах. Ведь вулканы в верхней мантии как-то образуются и прорывают земную кору насквозь. И все это происходит при значительно меньших давлениях и температурах.
При дальнейшем рассмотрении некоторых данных вы убедитесь, что недра Земли являются фактически холодными, а вовсе не такими, какими их рисуют геологи и геофизики.
Геологи и геофизики в качестве источников внутриземного тепла обычно рассматривают два энергетически приблизительно равных явления радиоактивный распад и потенциальную энергию дифференциации вещества мантии, т.е. основными ис-
\149\
точниками тепловой энергии считают: 1) радиогенное тепло, связанное с распадом радиоактивных элементов (238U, 335U, 232Th; 40К. и др.); 2) гравитационную дифференциацию с перераспределением материала по плотности в мантии, и особенно в ядре, сопровождающуюся выделением тепла.
Установлено, что кларк радиоактивных элементов в гранитах самый высокий и достигает нескольких миллионных долей по массе. Самый распространенный изотоп урана - "8U вносит, по утверждению геофизиков, наибольший вклад в тепловыделение горных пород. При каждом акте распада урана вылетает альфа-частица с энергией 4,2 МэВ. Пролетев около 10 мкм, она останавливается, попутно передав свою энергию горной породе, нагревая ее. Период полураспада урана-238 равен 4,5 х 109 лет. Отсюда нетрудно найти, что энерговыделение чистого урана равно 1,8 х 1(TS Вт/кг, а гранит с содержанием урана, равным 10-6 по массе, выделяет тепло с интенсивностью около 5 х 10-8 Вт/м3 (данные геофизики).
Под континентами расположен слой гранита толщиной около 20 км. Если бы концентрация урана в недрах земли не менялась с глубиной, то он обеспечивал бы заметную долю полного потока тепла. Но подобного нет. Во-первых, тепловой поток под дном океанов оказался ничуть не меньшим, чем на континентах. Это противоречит самой идее, поскольку под океанским дном гранитов нет, а в базальтах, скрытых донными осадками, содержание урана на порядок ниже, чем в гранитах. В более глубоких областях доля радиоактивного вещества еще меньше, но именно там, а не в гранитах наблюдаются самые высокие температуры.
По данным С.А. Любимовой (1978), в пределах наиболее спокойных районов континентов большинство значений теплового потока находится в интервале от 0,9 до 1,2 мк кал/см2 х с и только местами увеличивается до 1,3—1,4 мк кал/см2 х с. В горных сооружениях наблюдаются значительные колебания теплового потока, местами повышение до 2—4 мк кал/см3 х с (Карпаты, Кавказ и др.). На обширных территориях донного ложа Мирового океана величина теплового потока близка к величинам материковых равнин (в среднем 1,1, местами 1,2 мк кал/см2 х с), но в пределах рифтовых долин срединно-океанических хребтов увеличивается до 2 мк кал/см2 х с и более, достигая местами 6,0— 8,0 мк кал/см2 х с, а там нет гранитного слоя.
В геологических научных трудах я не нашел данных, где бы геологи утверждали, что на урановых рудниках наблюдается повышенная температура и что эта температура связана с распадом урана в руде. Выходит, что там значение теплового потока не выше среднего для данного региона. Об этом все геологические
\150\
науки молчат. Версия радиоактивного тепла полностью несостоятельна. В гейзерах, как и вулканических лавах, нет увеличенного фона радиоактивных веществ.
Несостоятельна и другая версии происхождения глубинного тепла - дифференциация вещества Земли. В этой версии не стыкуются способы переноса глубинного тепла.
Большинство геологов на эту проблему не хотят обращать внимания.
Один из немногих геологов, кто занимался этим вопросом -В.В. Белоусов. Он так эту проблему объясняет: «Перенос тепла в земном шаре осуществляется в основном геологически быстро и поэтому должен быть конвективным, связанным с переносом вещества в виде расплавов и газов.
Однако не следует рассматривать теплоперенос как конвекцию в форме обращения вещества по замкнутому пути. Это гравитационная конвекция (или адвекция)».
«В глубоких геосферах под влиянием нагрева развивается процесс фракционирования, который выражен в дегазации и частичном плавлении. Газы и выплавленные относительно легкие расплавы поднимаются в верхние геосферы, неся с собой и тепло, и вещество.
В целом поток вещества и тепла из глубин к поверхности отражает более общее явление дифференциации вещества Земли путем фракционирования».
«Трудно сказать, на какой глубине начинается процесс подъема расплавов и дегазации. Предполагают, что исходным уровнем является нижняя мантия, плотность которой близка к средней плотности всего земного шара. Отсюда выделившийся относительно легкий материал поднимается к поверхности, насыщая среднюю и верхнюю мантию и кору. А тяжелый остаток от фракционирования опускается в ядро».
«Впрочем, путь наверх для легкого материала непрост. Всплывая, он вступает в физико-химическое взаимодействие с окружающей средой и сам изменяется. Проникая с более глубокого уровня на относительно более высокий, порция горячего материала мобилизует вещество этого более высокого горизонта, где также начинается фракционирование. Таким образом, через цепь передач процесс достигает верхней мантии и ее фракционирование непосредственно влияет на процессы в земной коре и на формирование того или иного типа эндогенного режима».
«Для подъема расплавов и газов нужны пути. Вязкость вещества земного шара, по геологическим данным, в среднем достигающая или даже превышающая 1023П, делает невозможным подъем материала с необходимой скоростью из нижней мантии
\151\
сквозь сплошную среду. Кроме того, в этом случае скорость подъема материала сильно зависела бы от размера отдельных порций: очень крупные порции всплывали бы значительно быстрее, чем мелкие. Такая обстановка противоречит установленной довольно близкой синхронности эндогенных циклов на огромных площадях континентов. Чтобы обеспечить хотя бы приблизительно синхронность, необходимо, чтобы вязкость среды, через которую вещество поднимается, была на 2—3 порядка ниже указанной. Отсюда некоторые геологи пришли к выводу, что легкий материал должен всплывать не через сплошную среду большой вязкости, а по некоторым каналам, заполненным веществом с пониженной вязкостью. Такими зонами проницаемости могут быть глубинные разломы, пронизывающие верхнюю мантию и кору. Геологи также не знают, в каком виде они проникают в более глубокие геосферы [3].
При таком положении дел в геосферах должна преобладать вертикальная расслоенноетъ, а не горизонтальная. Сейсмологи же фиксируют только горизонтальную слоистость. Правда, только в определенных зонах (зоны Беньофа) сейсмологами отмечена наклонная плоскость на большие глубины.
Если бы действительно существовала дифференциация земного вещества в нижней мантии, то границы между мантией и ядром не существовало бы даже при высокой однородности мантийного материала и регулируемом механизме. Конвективные тепловые течения, даже при отсутствии фракционирования вещества, образуют подвижные ядра, ядра с более высокой температурой. Это явление наблюдается в жидкостях и газах, а тем более в расплавах. Такое ядро всегда бурно всплывает и занимает верхнее положение в средах. Таким образом должно происходить прожигание кровли и образование больших ванн с бурлящими лавами.
Мне кажется, что не всем будет понятен термин «образование горячего ядра». Объясню на примере другого явления.
При сильных лесных пожарах образуются температурные сгустки в виде шаров, которые имеют способность перемещаться автономно на некоторое расстояние. Второй пример: при подземных пожарах в торфяниках торф выгорает неравномерно, результат зависит прежде всего от неоднородности грунтов торфяника, влажности и множества других условий. Огонь прорывается на поверхность только в определенных местах, т.е. там, где есть для этого условия.
В земной коре и мантии повсеместно встречаются такие неоднородности. Геофизики постоянно сейчас доказывают эту неоднородность. Так что в земных недрах есть участки, где дифференциация пойдет более интенсивно, в других слабее. Где она идет сильнее, там и больше выделится тепла. Соответственно, где
\152\
больше температура, там интенсивнее пойдет дифференциация и т.д. Как вы сами понимаете, при таких условиях получается бомба, причем невиданной силы, это условия цепной реакции.
Если допустить, что этот процесс каким-то образом регулируем, то в недрах земли должны существовать огромные колонны расплавленного материала через всю толщину мантии, так как горячие образования с более легким материалом будут всплывать, а тяжелые - опускаться. Таким образом должны образоваться вертикальные камеры, с горящими ваннами-морями, на поверхности земли. Но такого нигде нет.
Кроме этого, само ядро Земли должно быть расплавленным, так как при дифференциации средняя масса земного вещества не меняется, легкие вещества всплывают, а тяжелые осаждаются. Так что в земном ядре давление постоянное.
По данным геофизиков, давление в ядре больше, чем в мантии, соответственно, там больше и температура.
Отсюда возникает вопрос геофизикам: почему ядро твердое? Там же нет никакого теплоотвода или холодильника. Вообще, кто выдумал эту басню, пусть и объясняет ее, а мы будем дальше продвигаться к истине.
Уже давно известно, что вулканы и землетрясения проявляются на поверхности Земли неравномерно, в основном в поясах новейшего горообразования, в местах подъема частей земной коры. В Тихоокеанском поясе привлекают особое внимание зоны сверхглубоких разломов, начинающихся от осей глубоководных желобов периферии океана и наклоненных под островные дуги на западе и под континентальные глыбы Центральной и Южной Америки на востоке. Эти разломы трассируются по связанным с ними очагам землетрясений, особенно часто промежуточных и глубокофокусных. Как правило, они наклонены относительно полого (15°—45°) в верхней части зоны (до глубины около 100 км) и более круто (60° и больше) в нижней.
Помимо периферии Тихого океана, сверхглубинные сейсмофокальные зоны хорошо выражены в Индийском океане, где такая зона окаймляет Малайский архипелаг, выходя на поверхность дна в Зондском желобе, ее глубина превышает 600 км. В Атлантическом океане расположены такие сейсмофокальные зоны, как Антильская и Южно-Сандвичева.
ВАфро-Евразиатском поясе преобладают мелкофокусные землетрясения. В промежутке между Гиндукушем и Гималаями, на Памире, действует сейсмофокальная зона, имеющая южный Наклон.
Примерно в этих областях размешены и вулканы. Из 600 известных сейчас вулканов, действовавших в историческое время, Две трети сосредоточены в островных дугах вокруг Тихого океана
\153\
или на континентальной стороне границ между так называемыми плитами. Примером могут служить Марианские острова, Филиппины, Япония, Курильские острова, Центральная Америка, Анды.
При анализе пространственного расположения вулканических поясов выявляются определенные закономерности, связанные с происхождением вулканических процессов. Например, Круто-Тихоокеанский вулканический пояс располагается в зоне сочленения тонкой коры океанического типа с корой континентального типа. Здесь со стороны океана протягиваются относительно узкие глубоководные желоба, дно которых опущено до отметки 7—11 км, а со стороны континентов располагаются высоко поднятые горные цепи островов (островные дуги) на западном побережье океана, а на восточном побережье — горные системы Кордильер и Анд.
Я не буду больше продолжать характеристику расположения всех вулканических зон. Вышесказанного достаточно, чтобы убедиться в том, что землетрясения и вулканы приурочены к одним и тем же регионам планеты.
Из этого факта можно предварительно сделать заключение, что корни землетрясений и вулканов одни и те же.
В древние времена существовала идея, что извержения порождаются морскими водами, проникающими по трещинам пород. Эта точка зрения геологами опровергнута. Сказанное приняли как абсурд, а напрасно.
Большой круговорот воды высокого давления в природе (голыш не путайте его с тем круговоротом воды, который описывается в современных геологических науках) решает эту проблему полностью. В дальнейшем вы убедитесь, что он решает и проблему глубинного тепла.
Казалось бы, наоборот, вода, проникшая в недра Земли, должна охлаждать их, а не нагревать, да ещё до такой температуры, какая наблюдается в вулканах, т.е. до плавления пород. Оказывается, может, а способствуют этому газы, растворенные в воде. Там законы термодинамики работают безупречно.
Для лучшего понимания механизма получения теплоты в подземных водах необходимо рассмотреть опыт, который провел в середине XIX века Дж. Джоуль, доказывая закон сохранения энергии.
Разрез его прибора показан в упрощенном виде на рисунке 16. «В сосуде с водой вращаются лопасти I, приводимые в движение с помощью груза, который подвешен на шнуре, перекинутом через блок 2. При опускании груза лопасти вращаются, проходя при этом сквозь отверстия в перегородках 3 и увлекая воду, вызывают трение одних слоев воды о другие. При трении вода и сосуд нагре-
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 135; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!