Файл: Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной.pdf

не. Если бы в этой зоне переход из дигидрида же­ леза в металлическое железо не сопровождался образованием летучих соединений с их миграцией вверх, то не могла бы поступить в зону реакции новая порция протовещества и процесс приостано­ вился бы. Этого не происходит, потому что с миг­ рацией летучих веществ поступают все новые и но­ вые порции протовещества по линии океанических секторов. Сектора работают как бы по принципу сообщающихся сосудов. Действие подобного меха­ низма в течение последних 3 млрд, лет увеличило массу коры до 0,8%. При равномерном распределе­ нии этой массы по всей поверхности Земли кора имела бы толщину, равную 40 км, но, так как глу­ бинные вещества поднимались по континентальным секторам, оказалось, что океаническая кора мень­ ше среднего значения в восемь раз. Она не только не пополнялась, но в связи с опусканием подвер­ галась растяжению и разрывам на границах с кон­ тинентальными секторами (шельфы).

За последние десятки миллионов лет дальней­ шее опускание океанической коры затруднялось и гравитационное равновесие между секторами вы­ равнивалось за счет перекачки пластического ве­ щества из континентальных секторов в океаниче­ ские через волновод. Этому положению можно най­ ти подтверждение в том, что волновод под океана­ ми достигает толщины 400 км, тогда как волновод

поступлении глубинного вещества к волноводу по континентальным секторам оно направлялось вы­ ше по океаническим секторам с прорывом океани­ ческого дна и формированием срединно-океаниче­ ских хребтов. Только такой механизм обеспечивал гравитационное равновесие. В этой же связи сле-

46

Дует рассматривать складчатую структуру конти­ нентальной коры, которая могла возникнуть зна­ чительно раньше, чем океанические хребты. Не слу­ чайно «складчатые фундаменты», сложенные докембрийскими породами, фиксируются у всех плат­ форм континентов. Вероятно, следует признать, что тектогенез земной коры является частным явлени­ ем более общего тектогенеза тела Земли.

Складчатую структуру континентальной коры можно понять не только в свете выравнивания гра­ витационного равновесия, но и в свете того, что при формировании железного ядра Земли произошла

510 млн. км2, то это значит, что в связи со сжати­ ем поверхность Земли сократилась на 141 млн.км2. При эквивалентности площадей впадин и поднятий каждая из них стала меньше на 70,5 млн. км2. По­ этому представляют интерес кривые рельефа суши и дна моря, построенные Зупманом и Лашіараном: они получаются обратными и близкими по геомет­ рической форме и размерам. В связи с данным эмпирическим обобщением В. И. Вернадский (1965) отмечал: «.. .Мы здесь имеем не случайную пра­ вильность. .. ни одной удовлетворительной научной гипотезы для этого обобщения нет, а между тем выводы, которые приходится из него делать, име­ ют первоклассное значение».

Для того чтобы вызвать такие огромные изме­ нения не только в коре, но и во всем теле планеты, должны проявиться могучие силы, строго направ­ ленные во времени и пространстве. Силы подобного характера у планеты имеются. Если происхожде­ ние их известно, то решение тектогенеза коры и тела Земли проще. Из существующих гипотез по

47

ближе к истине, на наш взгляд, гипотеза вертикаль­ ных движений, выдвинутая В. В. Белоусовым

(1962, 1963).

4. ЗЕМНАЯ ГИДРОСФЕРА

Гидросфера не дана Земле в готовом виде. Ис­ точниками воды на планете являются компоненты планетного вещества — гидриды и пероксиды ме­ таллов. Если большая часть железа планеты была когда-то представлена дигидридом, то за время внутренней активности Земли при течении глубин­ ной химической реакции по схеме

FeHj + СаО2 — Н2О + СаО + Ее М,7о 2,87 2,9 0,8 2,2 2,78

возникло воды 0,8%, или 29,2 Мирового океана. Мировой океан является результатом постоянно

существовавшего на Земле режима прихода-расхо­ да воды. С одной стороны, Мировой океан форми­ ровался одновременно с земной корой, так как во­ да являлась неизбежной спутницей любого глубин­ ного вещества, которое поступает в кору. В коре из водных рассолов выкристаллизовываются соли, нефть и газы отслаиваются в коре от воды, вода сопровождает магму при вулканических изверже­ ниях. С другой стороны, вода постоянно испаряет­ ся из Мирового океана в атмосферу, где и расхо­ дуется при процессах фотолиза и органического синтеза. Расчеты, приведенные в приложении 9, показывают, что расход воды в земной атмосфере при фотолизе составляет 3,27 Мирового океана.

43

Однако при окислении глубинных газоб в afMôô-

фере возникает вода реакций в объеме 1,45 Миро­ вого океана. В итоге общий расход воды в атмос­ фере составляет 1,82 Мирового океана.

Общий расход воды на Земле велик и состав­ ляет (мае. %):

Итого.........................0,80

Массу современной земной гидросферы нельзя рассматривать, как планетную константу в геоло­ гическом времени. Масса гидросферы — функция внутренней активности планеты и температурных условий на поверхности планеты. Ни то, ни другое условие не остается постоянным. Земля в будущем способна еще произвести воды в количестве 18Ми­ ровых океанов. С течением времени, при спаде внутренней активности Земли, приход воды не смо­ жет компенсировать ее расход и вследствие этого масса гидросферы будет уменьшаться. Некомпен­ сированный расход воды приведет в конце* концов к исчезновению гидросферы. Гидросфера на плане­ те возникает и исчезает на определенной стадии развития планеты.

Изложенные выводы, логично вытекающие из общей концепции автора о природе Земли, могут оказаться полезными для теоретической гидрогео­ логии. По вопросу о происхождении воды сущест­ вует много гипотез. Если в этих гипотезах и нахо­ дит отражение признание существования глубинных вод, то все же остаются открытыми такие во­ просы, как конкретные источники воды и конкрет-

Ные глубины их расположения. Внепланетное про­ исхождение воды и существование воды на Земле только на очень малых глубинах имеет широкое признание. Согласно некоторым гипотезам, масса гидросферы возрастает и океан будто бы наступа­ ет на сушу. Остается, однако, неизвестным, где же находится тот водный источник на Земле, откуда Мировой океан черпает воду? Может быть, это те источники, которые упоминаются в литературе: во­ да литосферы, метеоритов, ледяных комет, вода из кислорода воздуха и водорода солнечного излуче­ ния? По поводу подобных источников можно было бы сказать: источников-то много, а воды мало!

То обстоятельство, что истинный источник воды на Земле остается невыясненным, порождает в ес­ тественных науках много неясностей. Сюда отно­ сятся следующие вопросы: обнаружение воды с чрезвычайно высокой степенью минерализации; допущение в качестве нефтематеринского вещест­ ва вод, содержащих органические соединения; об­ наружение глубинных гидродинамических анома­ лий; чередование нефтеносных и водоносных гори­ зонтов; вертикальная миграция воды и нефти и др.

В потоке многочисленных гипотез тонут отдель­ ные взгляды, приближающиеся к истинному поло­ жению вещей. Сюда относятся, по нашему мнению, объяснения В. А. Кротовой (1962) и некоторыми другими гидрологами наблюдаемых ими явлений. В. А. Кротова большое число выявленных ею глу­ бинных гидрохимических аномалий в пределах Волго-Уральской нефтегазовой области правильно объясняет приуроченными к этой области очагами разгрузки подземных вод. Также, на наш взгляд, правильно, что В. А. Кротова формирование хлоридных кальциево-натриевых рассолов связывает с магматогенными водами.

50

Все, что в отдельных случаях наблюдается в об­ ласти гидрогеологии, является отдельными фраг­ ментами той общей картины, которая представляет собой упорное продвижение глубинной воды ее ме­ няющимися спутниками от границы земного ядра и до границы атмосферы с космосом.

На долю малого по массе вещества выпала большая роль в судьбах планет. Вода участвует в окислительно-восстановительных процессах, в процессах гидролиза, выщелачивания, дифферен­ циации и в транспортировке различных веществ. Вода влияет на структуру самой внешней пленки земной коры, она во многом определяет климат планеты. Вода участвует в процессах регенерации атмосферы, выделяя молекулярный кислород и по­ глощая углекислоту. Проходя самые разнообраз­ ные формы — свободная, химически связанная, твердая, жидкая, парообразная, биологическая,—

В. И. Вернадский (1965) писал: «. . .В земной коре ее роль была неизменно исключительной в течение почти всего, если не всего геологического времени. Это геологический факт первостепенного значения».

5. ЗЕМНАЯ АТМОСФЕРА

Газовая оболочка Земли — земная атмосфера — могла сформироваться за счет постоянного поступ­ ления на поверхность глубинных газов и паров.

гие возникают постепенно, по мере развития пла­ неты.

Состав планетной атмосферы должен отвечать составу глубинных газов: водороду, метану, ам­ миаку, сероводороду, фосфину, парам воды, угле­ кислоте и др. Такая атмосфера могла бы называть­ ся первичной. В условиях внешних планет первич­ ные атмосферы проявляют относительную устойчи­ вость, так как во внешних слоях атмосферы, на­ пример атмосферы Юпитера, в действительности фиксируются наиболее легкие компоненты — водо­ род, метан, аммиак. В условиях же внутренних пла­ нет первичные атмосферы не являются устойчивы­ ми; протекающие в них химические процессы силь­ но меняют состав атмосфер как в качественном, так и в количественном отношении. Наиболее глу­ бокие изменения происходят в земной атмосфере. Начало химическим процессам в земной атмосфе­ ре дает фотолиз атмосферной воды. При этом мо­ лекула воды диссоциирует на атом водорода и ра­ дикал гидроксила:

Н2О—ЛЛ^Н- + -ОН.

Атомы водорода способны давать начало органи­ ческому синтезу по схеме

Н- -ф- СОг -ф- NH, —► органические соединения.

Атомы водорода, не вошедшие в реакции, образу­ ют молекулы водорода, которые могут подниматься в верхние зоны атмосферы и частично или пол­ ностью диссипировать в космосферу.

Гидроксильные радикалы, возникающие при фо­ толизе воды, точно так же входят в процессы ор­ ганического синтеза или взаимодействуют друг

сдругом и образуют молекулы перекиси водорода

споследующим распадом их на воду и свободный молекулярный кислород:

4НО — ЗН2О. — 2Н.0 + О2.

52

Молекула свободного кислорода достаточно ве­ лика, чтобы диссипировать, поэтому кислород на­ капливается в атмосфере и становится важнейшим ее компонентом. Химическая активность атмосфер­ ного кислорода не позволяет скапливаться в атмос­ фере глубинным газам; кислород окисляет глубин­ ные газы до соответствующих окислов (приложе­ ние 9) :

CH4(H2S, РН„ NH3)-CO2(SO2, Р2О„ no2).

Образующиеся при этом окислы выпадают на поверхность планеты. Не участвующие в органи­ ческом синтезе наиболее тяжелые окислы серы и фосфора выпадают раньше. Остающиеся в ат­ мосфере окислы углерода и азота формируют так называемую вторичную атмосферу. Важно при этом знать, каковы количественные отношения окислов углерода и азота во вторичной планетной атмосфере. Чтобы ответить на этот вопрос, следу­ ет вначале обратиться к другому вопросу — об об­ щем выходе глубинных газов из земной мантии. Исходя из того что глубинные газы образуются в волноводе из карбидов, нитридов, фосфидов, суль­ фидов металлов при процессах гидролиза, можно рассчитать, какое количество газов возникает, если иметь в виду, что первичного вещества к настоя­ щему времени израсходовалось 60,3% (приложение 10). Согласно этому расчету, в волноводе Земли могло возникнуть метана 0,127%, (в расчете на уг­ лерод 0,09%, или 5,44-ІО24 г) и аммиака 0,046% (в расчете на азот 0,04%, или 2,40-ІО24 г), из этого расчета следует отношение углерода к азоту как

2,25: 1,00.

Выход газов из волновода в количестве 0,4%. не означает, что атмосфера имеет массу 0,4%. Ка­ кая-то часть газов вышла на поверхность планеты,

53