Если игральные карты – это ваша страсть и ради хорошей игры с большими ставками Вы готовы отправиться хоть на край света, тогда Вам следует знать, что в покер рум на сайте www.pokerstars.com Вы сможете улучшить свои навыки игры и бросить вызов самым опытным игрокам в покер со всего мира, не отходя от вашего компьютера!

МЕТАЛЛОСФЕРА ЗЕМЛИ

Переходный слой мантии

По сейсмическим данным, на глубинах 400, 670 и 1050 км установлены скачки в скорости прохождения сейсмических волн (рис. № 9). Геофизики связывают это с трансформацией кристаллических решеток в более плотные модификации по мере возрастания давления. По нашим данным, эти уровни находятся в пределах металлосферы, которая на 90% сложена силицидами магния и железа, а также металлическим кремнием — Si. Относительную распространенность этих фаз можно представить пропорцией — Mg₂Si : Si : FeSi = 6 : 3 : 1.

Рис. 9. Три скачка в скорости распространения сейсмических волн в верхней мантии.

Естественно было предположить, что объемные эффекты связаны с трансформациями кристаллических решеток, преобладающих по объему фаз (Mg₂Si и Si). По этой причине я обратился к соответствующим специалистам в надежде уговорить их определить сжимаемость силицида магния до давлений порядка 450 кбар. Но они (специалисты) не согласились, ссылаясь на то, что соединение Mg₂Si разлагается во влажной атмосфере и это создает большие сложности в работе. Они же порекомендовали мне только что опубликованную работу американских физиков по сжимаемости кремния до 510 кбар (рис. № 10). Я не очень надеялся обнаружить сразу все три скачка в плотности в одном кремнии, но и не очень удивился этому, поскольку уже привык, что концепция сама себе помогает.

Рис. 10. Три полиморфных перехода у кремния при статическом сжатии до 510 кбар на алмазных наковальнях.

Разумеется, давления переходов в эксперименте с кремнием (при комнатной температуре) разнятся с давлениями переходов в недрах планеты, где температуры существенно выше, так и должно быть. Однако давайте представим, как может выглядеть диаграмма фазовых состояний кремния на основе известных данных (рис. 11). Мы знаем температуру плавления кремния при атмосферном давлении — это 1430 ^оС на оси температур. Из эксперимента американских физиков нам известно положение точек А-В-С по оси давлений при комнатной температуре (20 ^оС). Мы не знаем закона, по которому происходит смещение фазовых границ в зависимости от температуры, т.е. не знаем, каковы градиенты dP/dT. Эти градиенты можно определить, повторив эксперимент американских физиков при более высокой температуре. Допустим, этот эксперимент покажет давления фазовых переходов при температуре 400 ^оС, и это будут точки X-Y-Z (разумеется, сейчас мы не знаем положение этих точек по давлению, и на рисунке они показаны чисто условно, с тем чтобы обозначить возможный ход рассуждений). Если эти точки будут определены, то мы сможем провести фазовые границы.

Сейсмологи дают нам глубины (суть, давления) фазовых переходов в недрах планеты, эти уровни показаны вертикальными пунктирными линиями (130 кбар, 240 кбар и 400 кбар). И если эти переходы обусловлены полиморфизмом кремния, то, проведя фазовые границы до пересечения с этими уровнями (точки D-E-F), мы сможем определить температуры в мантии на глубинах 400, 670 и 1050 км. Таким образом, здесь открывается возможность определить температуры в недрах планеты на глубинах фазовых переходов. Для этого нужно всего лишь повторить эксперимент американцев, но при более высоких температурах. Технически это не составляет проблемы.

Геофизиков весьма интригует необычный характер скоростей сейсмических волн ниже и выше раздела у 400 км. Под этим разделом градиент нарастания скоростей почему-то ощутимо выше, чем над ним. Получается, что сжимаемость вещества после полиморфного перехода (т.е. в области более высоких давлений) становится выше. Для силикатов и окислов это совсем не свойственно, но не так уж редко случается при переходах типа «полупроводник → металл», как в нашем случае с кремнием. Более плотная металлизированная фаза может обладать большим градиентом сжимаемости в связи с разрушением жестких ковалентных связей кристаллической решетки полупроводника. И если вы посмотрите на рис. 10 под острым углом «с юго-востока», то увидите это сами, отрезок № 2 кривой сжимаемости идет гораздо круче вниз в сравнении с отрезком № 1.

Рис. 11. Возможная диаграмма фазовых состояний кремния, римскими цифрами показаны фазы.

Геофизики также отмечают в «нижней мантии» (глубже 1000 км) аномально низкие градиенты нарастания скоростей сейсмических волн и сжимаемости. Но это опять же аномально только для силикатов и окислов и, напротив, свойственно металлам, у которых при давлениях более 400 кбар резко сокращается приросты сжимаемости и модуля Юнга (он же модуль упругости).

Теперь о плотности. Кремний при давлении в 500 кбар уплотняется в два раза (см. рис. 10), и, следовательно, его плотность на глубине 1250 км должна быть равной 4,66 г/см³. Плотность мантии на этой же глубине (по модели Буллена) достигает 4,67 г/см³. Согласитесь, совпадение более чем удовлетворительное. Однако кремний не является преобладающей по объему фазой, и мы не знаем характера уплотнения фазы Mg₂Si (главной по распространенности). Известно лишь, что при давлениях порядка 60 кбар она претерпевает переход типа «полупроводник → металл», и ее металлизированная модификация оказалась устойчивой при комнатных температуре и давлении, и в этих (комнатных) условиях она имеет плотность 2,35 г/см³. Плотность кремния при этих параметрах 2,33 г/см³, и остается только надеяться, что фаза Mg₂Si с набором давле -ния уплотняется так же, как кремний. Для фазы FeSi данных по сжимаемости также нет, ее плотность в обычных условиях равна ~ 5,20 г/см³. Любопытно отметить: расчет плотности вещества, состоящего из фаз: Mg₂Si + Si + FeSi (взятых в пропорции — 6:3:1), показывает величину — 2,64 г/см³, что соответствует плотности гранито-гнейсов верхних горизонтов континентальной коры. Следовательно, если языки силицидов проникли кое-где на континентах близко к поверхности планеты, то это не должно сопровождаться резкими аномалиями в гравитационном поле.

Как видите, дорогие физики-экспериментаторы, для вас есть работа.

Прочитав статью “ФОТОСЕССИИ для журнала или интересные фотосессии с особенностями” на сайте fotoduma.ru, Вы узнаете, что для того чтобы организовать интересные фотосессии необходимо не только присутствие опытного фотографа, но и наличие идеи, которой должны отвечать как окружающая обстановка, так и освещение.

Длительные наблюдения за Каспийским центром вековых изменений вертикальной составляющей магнитного поля определенно свидетельствуют о наличии в его структуре резко выраженных аномалий с размерами порядка 1500 — 2500 км. Этот факт и ему подобные однозначно свидетельствуют об участии мантии в генерации магнитного поля Земли. В рамках традиционной ориентации только на жидкое проводящее ядро эти эмпирические данные воспринимались (и воспринимаются) крайне болезненно, тогда как наша концепция считает их абсолютно законными.

Существует стойкое убеждение в том, что палеомагнитные данные не позволяют предполагать сколь-либо существенное расширение планеты. Это убеждение, прежде всего, базируется на методе «палеоширот», который, в свою очередь, основан на априорном допущении неизменности во все времена конфигурации дипольной составляющей магнитного поля. Палеомагнитологи считают возможным аппроксимировать ее (дипольную составляющую) магнитным диполем весьма малых размеров (сравнительно с диаметром Земли), помещенным в центр планеты. Эта аппроксимация показывает примерно 80% совпадение с реальным полем современной Земли и позволяет использовать зависимость: tg I = 2 tg φ, где I — наклонение, φ — широта. По остаточной намагниченности можно определять углы входа магнитных силовых линий (их наклонение) во время формирования породы и, соответственно, согласно приведенной формуле якобы можно устанавливать «палеошироту».

Однако это допущение (аппроксимация диполем) несовместимо с нашей моделью планеты. В свете наших представлений в прошлые геологические эпохи (когда металлосфера имела меньшую мощность) граница ядра располагалась гораздо ближе к поверхности планеты, и у него (у ядра) были иные пропорции между внутренней твердой и внешней жидкой сферами. Сейчас жидкая сфера, в которой генерируется магнитное поле, занимает свыше 95% объема ядра, но в прошлом эта доля была существенно меньше. При такой эволюции ядра представляется недопустимой аппроксимация поля во все времена одним и тем же маленьким диполем. Скорее всего, в прошлые эпохи конфигурация магнитного поля находилась ближе к полю постоянного магнита (или соленоида), длина которого была сопоставима с диаметром планеты. И прежде чем на основе метода «палеоширот» объявлять о невозможности расширения Земли, следовало бы провести исследование именно нашей модели с целью определения «углов входа» магнитных силовых линий по широтам на различных этапах развития внутренней структуры планеты. Я полагаю, это исследование установит, что в прошлом тангенс угла наклонения не всегда и не везде был равен удвоенному тангенсу градуса широты. По всей вероятности, эти новые данные наложат существенное ограничение на идею горизонтального дрейфа (в частности, отпадет палеомагнитная «обоснованность» гонять «терейны» на невообразимо большие расстояния).

Вместе с тем в рамках нашей модели образование океанов обязательно должно приводить к смещению континентов на огромные расстояния по широте и долготе, но не в результате горизонтального дрейфа плит, а в связи с увеличением радиуса планеты. Обсудим эту проблему. При осреднении положения магнитного полюса за 10 тысяч лет он точно попадает на географический полюс. Следовательно, магнитная ось должна совпадать с осью вращения планеты, и магнитный полюс должен совпадать с географическим (за исключением кратких периодов инверсий). По законам механики, если нет воздействия внешней силы, ось вращения планеты должна сохранять свое положение в пространстве вне зависимости от эндогенных процессов. Смещенное положение магнитных полюсов прошлого относительно современного географического принято связывать с горизонтальным дрейфом литосферных плит.

Наша версия отражена на рис. 49. Раскрытие океана, в связи с расширением Земли, приводит к смещению палеомагнитного полюса от оси вращения. Палеомагнитные данные, собранные по породам, образовавшимся во время начального рифтогенеза (начальной стадии образования океана), покажут магнитные полюсы того времени в точках СП-МП и ЮП-МП (см. рисунок). Однако в рамках нашей модели образования океана для этого смещения палеополюса нет никакой необходимости привлекать идею дрейфа литосферных плит. По нашим представлениям, литосферные плиты раздвигаются вместе с подстилающими их блоками металлосферы в связи с образованием «частокола» интерметаллических диапиров под ложами океанических впадин.

Рис. 49. Схема, иллюстрирующая перемещение палеополюсов от оси вращения планеты при раскрытии океана в связи с расширением Земли. СМП и ЮМП — северный и южный магнитные полюсы на эмбриональной стадии заложения океана. Стадия зрелого океана. СП-МП и ЮП-МП — северный и южный палеомагнитные полюсы, записанные в виде остаточной намагниченности в породах, образованных во время первичного рифтогенеза (на эмбриональной стадии развития океана).

Люди веками пользовались компасом и, естественно, задумывались о причинах существования магнитного поля планеты. Первоначально считалось, что Земля является постоянным магнитом. Но когда выяснилось, что уже на сравнительно небольшой глубине температура определенно превышает точку Кюри, Землю стали считать электромагнитом. Однако и эта идея не укрепилась, поскольку была непонятна природа электродвижущих сил, способных поддерживать электрические токи в недрах планеты на протяжении всей истории ее существования. В ХХ веке было предложено много версий, из которых к настоящему времени общепринятой считается гипотеза динамо-эффекта в жидком железном ядре.

Геофизики полагают, что динамо-эффект обусловлен энергичными конвективными движениями в жидком проводящем железе. Считается, что в пользу гипотезы «динамо» свидетельствует «западный дрейф» основных структур геомагнитного поля со скоростью 20 км в год, которая на многие порядки выше скоростей тектонических движений твердого вещества Земли. И поскольку главные структурные неоднородности поля имеют глубинное происхождение, а ядро представляется жидким, то исследователи просто были вынуждены сделать именно такой вывод.

Однако эта версия плохо согласуется с представлениями о железном ядре и силикатной мантии. Если предположить тепловую природу конвекции, то непонятен источник тепла в железном ядре. Радиоактивные элементы избегают концентрироваться в железе. Весьма проблематично также предполагать продолжающийся до сих пор рост ядра, сопровождаемый выделением потенциальной энергии. В рамках традиционных представлений скорость опускания тяжелых фрагментов должна была бы регламентироваться вязкостью нижней мантии, а вязкость сильно зависит от температуры. Выделение потенциальной энергии в виде тепла уменьшает вязкость, и такой процесс образования ядра, единожды начавшись, пошел бы с ускорением и должен был быстро завершиться в далеком прошлом.

Существуют и другие предположения с источниками энергии, однако тепловую конвекцию в ядре (в рамках традиционных представлений) трудно согласовать с малой теплопроводностью силикатной мантии. Ни одна тепловая машина не имеет КПД = 100%, а конвекция в этом плане весьма неэффективный процесс. Поэтому через силикатную мантию должно отводиться примерно в 20 раз больше тепла в сравнении с тем, что затрачивается в ядре на конвективные движения. И здесь возникает проблема «холодильника», без которого работа тепловой машины невозможна. Разумеется, вы можете раскрутить конвекцию и в мантии, с тем чтобы более эффективно отводить тепло от ядра. Но проблема не только в этом, а еще и в том, что вы не можете превысить суммарный тепловой поток планеты, а вернее, его глубинную составляющую.

Согласно тем же традиционным представлениям, большая часть теплового потока генерируется в коре. По этой причине исследователи все больше предпочитают связывать конвекцию в ядре с ротацией планеты, предполагая, что ядро не следует точно за прецессией мантии. Однако при этом необходимо обеспечить сцепление мантии с жидким ядром, для чего приходится «изобретать рельефные конструкции» на нижней поверхности мантии (прямо как в стиральной машине).

Приверженцы гипотезы «динамо» не оставляют попыток смоделировать магнитное поле планеты. В экспериментах в объеме расплавленного металла (к примеру, натрия) все вроде бы воспроизводится — и электропроводность, и конвективное перемешивание, и вращение, но при этом дипольное магнитное поле не получается.

Теперь рассмотрим эту проблему в рамках «изначально гидридной Земли». Во-первых, по нашей модели, внешнее ядро постоянно находится в жидком состоянии не от температуры, а от присутствия растворенного водорода. Во-вторых, диссипация энергии в ядре может в десятки раз превышать тепловой поток, регистрируемый на поверхности (львиную долю забирает расширение планеты и наружу выходит сравнительно мало). По этой причине для нашей модели не возникает проблемы «холодильника». Кроме того, у металлосферы теплопроводность на порядок выше, чем у традиционной силикатной мантии, и к тому же отвод тепла производится исключительно эффективно водородом-теплоносителем.

Более того, наша модель предполагает активное перемещение масс в недрах планеты в радиальных направлениях (то внутрь, то наружу), что непременно должно сопровождаться установлением различных скоростей вращения ядра и мантии, т.е. если считать мантию неподвижной, то ядро относительно нее должно проворачиваться то в одном, то в другом направлении. При дегазации водорода от ядра происходит замедление вращения мантии, и в результате угловая скорость вращения ядра (W_C) оказывается больше, чем у мантии — W_C > W_M. С другой стороны, формирование «зон заглатывания», в связи с той же дегазацией, должно вызывать ускорение вращения мантии, приводя к ситуации, когда W_C < W_M. На завершающих этапах формирования складчатых поясов орогенез приводит к ситуации W_C > W_M, что еще более усложняет динамику. При расширении планеты, согласно расчетам, сначала тормозится ядро и складывается ситуация W_C < W_M. Затем, когда в зоны рифтогенеза начинают нагнетаться интерметаллические диапиры, происходит эффективное торможение мантии и соответственно оказывается W_C > W_M. К этому следует добавить, что в самом ядре должна быть своя сложная динамика вращения внутренней и внешней сфер. Расчеты показывают, что радиальные перемещения масс в теле планеты способны обеспечить такие различия в скоростях вращения ядра и мантии, которые более чем в 10 раз превышают скорость проворачивания ядра относительно мантии на современном этапе (если об этом судить по современной скорости западного дрейфа магнитного поля).

Таким образом, в рамках нашей модели ядро внутреннее, ядро внешнее и мантия должны вращаться, как правило, с разными угловыми скоростями. При этом ядро относительно мантии периодически должно проворачиваться то в восточном, то в западном направлении. Некоторые из патриархов в области геомагнетизма (к примеру, Т.Рикитаке) мечтали о такой возможности, как о наиболее простом решении проблемы инверсий магнитного поля планеты, и очень сожалели, что это абсолютно невозможно (в рамках традиционной модели Земли с железным ядром и силикатной мантией). Наша модель открывает очень широкие возможности именно в этом плане и оказывается более подходящей для реализации динамо-эффекта не только по динамике этого процесса, но и с энергетической точки зрения.

Вместе с тем существует еще одна принципиально новая возможность решения проблемы магнетизма, вытекающая только из нашей концепции. Вспомним, водород, растворенный в металле, находится в виде раздельно существующих протонов и электронов, т.е. в виде полностью ионизированной плазмы, способной свободно перемещаться во вмещающем ее объеме (из-за подвижности в металлах как электронов, так и протонов). По этой причине инфильтрацию водорода от внутреннего ядра Земли, где происходит диссоциация гидридов, следует рассматривать как истечение плазмы. В условиях вращающейся планеты, когда силы Кориолиса создают спиральную составляющую в плазменных потоках, это может быть причиной появления дипольного магнитного поля.

Помните, мы обсуждали причину появления дипольного магнитного поля в небуле на завершающем этапе ее формирования? В недрах Земли, по всей видимости, получается нечто подобное. Конвективные движения в жидком и проводящем ядре создают внутреннее недипольное магнитное поле — это работа динамо-эффекта. Через силовые линии этого поля, от внутреннего ядра наружу, движется поток водородной плазмы, претерпевающий при этом дифференциацию на отдельные струи, которые под воздействием сил Кориолиса получают спиральную составляющую. Таким образом, складывается нечто подобное структуре соленоида. В силу явления самоиндукции в этом соленоиде (состоящем из витков плазмы) устанавливается электрический ток, обусловленный как перемещением протонов, так и встречным движением электронов. И в результате мы получаем внешнее дипольное магнитное поле. Крайняя нестабильность в динамике вращения ядра внутреннего, ядра внешнего и мантии вызывает перемены полярности внутреннего поля, что автоматически должно сопровождаться инверсиями внешнего поля планеты. Таким образом, не исключено, что Земля является электромагнитом.

В данной связи следует обратить внимание на один важный момент. Внутреннее недипольное магнитное поле, обусловленное динамо-эффектом, скорее всего, выходит за пределы ядра планеты и присутствует в нижней части металлосферы. Вместе с тем через металлосферу идут потоки водородной плазмы. Соответственно, металлосфера должна также участвовать в генерации дипольного магнитного поля. По этой причине в спектре структур магнитного поля Земли должны быть региональные аномалии с размерами порядка 1000 — 3000 км. Если же в генерации магнитного поля участвует только ядро планеты, то аномалии менее 3000 км должны отсутствовать.

МЕТАЛЛОСФЕРА

Глубоководный желоб, в нашем понимании, появляется в результате оттока материала астеносферы из-под этой зоны. Таким образом, желоб как бы обрамляет депрессионную воронку в плане, и, по сути дела, это будущий краевой прогиб. Здесь господствует режим растяжения, и с ним мы связываем появление цепочек вулканов, которые обычно привязаны к внутренним склонам желобов. Эти вулканические пояса появляются в связи с разрывами сплошности земной коры, и первоначально вулканы, как правило, появляются в пределах глубоководного желоба как подводные, но затем, по мере накопления извергнутого материала, они постепенно превращаются в острова. Таким образом, и глубоководный желоб, и вулканический пояс обусловлены одной и той же причиной — растяжением земной коры по периферии депрессионной воронки в астеносфере.

В пределах внутреннего моря, ограниченного от океана желобом и вулканическим поясом, преобладает режим сжатия. И здесь можно видеть начало того самого скучивания, о котором мы говорили в связи с альпийским тектогенезом. Это выражается в наличии очагов землетрясений под морями, во всей толще литосферы, от коры до зоны заглатывания. И по масштабам выделения сейсмической энергии можно судить об активности процессов скучивания. Об этом же свидетельствует «коробление» рельефа дна этих акваторий, а местами в них видны явные признаки формирования кордильер, пока подводных.

Рис. 32. Тектоноген и зона заглатывания в переходной зоне от континента к океану (так называемый «тихоокеанский» тип сочленения).

На рисунке 15 показано генеральное направление эволюции потоков водорода в недрах планеты. Но сейчас нам будут интересны детали этого процесса на современной стадии развития Земли. Для этого было проведено моделирование потока водорода через толщу металлосферы. На рис. 33а отрезок a—b является границей металлосферы с литосферой, c—d — граница с ядром. Скорость диффузии водорода в металлах возрастает с ростом температуры (см. рис. 14). Следовательно, температуру «Т» можно рассматривать как физическую величину, отражающую проницаемость (или проводимость) водорода в металлах. Соответственно, величина l/T, обратная тем

пературе, является мерой сопротивления, и при инфильтрации водорода он всегда направляется по пути наименьшего сопротивления, т.е. в сторону минимальных значений величины l/T*.

——————————————————————————————————

* С началом цикла разложения гидридов концентрация водорода в ядре превышает равновесную концентрацию (обусловленную растворимостью водорода в металлах при существовавших Р-Т-параметрах). Устанавливается «сверхравновесный» градиент водорода по концентрации (и давлению), и это означает, что водород не просто пассивно всплывает как что-то легкое, но активно нагнетается в металлосферу.

——————————————————————————————————

Моделирование начинается с того, что мы задаем температурное поле в металлосфере, для этого проводим изотермы в виде волнистых линий, расположенных горизонтально. Изотермы обращаем в изолинии величины l/T (именно эти изолинии показаны на рисунке 33а). Поток водорода от подошвы металлосферы моделируется в виде отдельных струек (на рисунке 33а это вертикальные стрелки). Далее включаются следующие алгоритмы. Каждая струйка движется снизу вверх по кратчайшему расстоянию до изолинии и пересекает ее под прямым углом (это путь наименьшего сопротивления при радиальном перемещении). При этом путь струйки должен иметь наименьшую кривизну.

Первоначальное распределение потока всецело зависит от заданного температурного поля. Однако не следует забывать, что водород является прекрасным теплоносителем и обязательно должен прогревать зоны своей преимущественной инфильтрации. В данной связи включается еще один алгоритм — в местах сгущения струек температура повышается, соответственно, изолинии величины l/T опускаются вниз, и это обусловливает сбор водородных струек на выходе в изолированные русла (рис. 33-б).

Одновременно с этим крупные потоки начинают перехватывать зоны питания мелких (сравните нижние части рисунков рис. 33-а и 33-б) и, в конце концов, перехватывают их полностью (рис. 33-в). В результате мелкие потоки постепенно отмирают.

Разумеется, окончательная картина распределения потоков целиком обусловлена изначально заданным температурным полем, и если мы зададим другие тепловые вариации, то и конечный результат будет другим. Но вместе с тем в этом другом варианте обязательно будут те же самые отличительные моменты: стягивание рассеянного стока в изолированные русла и перехват зон питания мелких потоков крупными.

Рис. 33а, б, в, г. Характер эволюции потока водорода в металлосфере (разрез).

В рамках проведенного моделирования можно наметить обязательную направленность в эволюции тектоногенов. Дело в том, что тектоногены не могут находиться рядом друг с другом (к примеру, на расстоянии в тысячу километров), поскольку столь близко расположенные струи водорода обязательно сольются в единый поток, так как более мощная струя непременно притянет все менее мощные струи, расположенные поблизости, или перехватит на глубине зоны их питания. По всей видимости, именно этот процесс укрупнения тектоногенов идет в западной части Тихого океана к северу и северо-востоку от Австралии. При этом, разумеется, могут оставаться «брошенные» островные дуги, желоба и краевые моря (или их фрагменты), в которых тектономагматическая активность внезапно прекратилась. В сравнении с действующими, эти «брошенные» всегда будут меньших размеров. Глубокофокусная сейсмичность под ними должна быть резко ослаблена, а из-за преждевременного разуплотнения тектоногенов в «брошенных» краевых морях могут возникать архипелаги островов с невысоким («недоношенным») рельефом и слабой складчатостью молодых осадочных пород, выведенных на дневную поверхность.

Отметим еще один обязательный аспект в эволюции ныне действующих тектоногенов. Вначале, при их заложении, эти тектоногены, скорее всего, были более протяженными. Не исключено, что изначально образовался единый (и непрерывный) текто-ноген по периферии Тихого океана (за исключением юга), с ответвлениями в его западной части. Однако из-за стремления водорода собираться в отдельные струи единый тектоноген стал разбиваться на изолированные «трубы». При этом возрастала степень насыщения металлов водородом, что вызывало все большее уплотнение тектоногенов и, соответственно, увеличивало глубину зоны заглатывания. В результате в будущем тектономагматическая активность должна будет собраться вокруг таких трубообразных тектоногенов, отстоящих друг от друга не менее чем на 1500 км. При этом глубоководные желоба (в плане) будут приобретать форму, близкую к половине окружности, и будут охватывать (обрисовывать) трубообразные зоны глубокофокусной сейсмичности. Возможно, Марианский желоб продвинулся в этом направлении дальше других.

Скучаете на работе? Значит Вам просто необходимо закачать на свой мобильный телефон невероятно красочную и забавную игру where is my water android, за которой Вы сможете не только скоротать несколько часов свободного времени, но и развить логическое мышление. Скачать эту игру Вы сможете на сайте androidops.ru.

ПРИЧИНЫ И МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ СКЛАДЧАТЫХ ПОЯСОВ

Дорогой читатель, прошу простить меня великодушно за лирическое отступление от изложения столь интересной проблемы, но я уже несколько дней никак не могу начать этот раздел. И не потому, что нужно что-то додумать, просто мне не хватает слов. Весь извелся черной завистью к тем, кто думает речью, словами. Как легко им излагать свои мысли в виде текста. Но как быть тому, кто мыслит образами и процессами, о которых никто никогда не задумывался. Вы можете «подумать грозу» не словами, а мысленными образами этого явления. Это просто, все мы видели ее много раз, и образы запечатлелись в нашей памяти. Затем вам достаточно написать нескольких ключевых слов — туча, ветер, гром и молния, завесы дождя, потоки воды, умытая листва, радуга, тишина, пение птиц — и каждый сможет представить это явление в динамике и во всей его величественной красоте. Но вместе с тем у каждого это будет «своя гроза». Но я-то должен описать явление, которого никто никогда не видел и не продумывал и для описания которого просто нет слов, они еще не придуманы. И как передать читателю в точности тот образ, который стоит перед моим мысленным взором. Я понимаю, что это невозможно, но все равно буду стараться.

Причина тектономагматической активности, приводящая к формированию складчатых поясов, одна — дегазация водорода. Давайте сначала рассмотрим механизм образования складчатых поясов в мезокайнозойское время. С течением геологического времени их характер менялся, и причины этого будут обсуждаться в других разделах.

Складчатый пояс Альпийского типа

Рис. 22.Эволюция характера дегазации водорода от ядра во времени. 1 — литосфера, 2 — металлосфера и потоки водорода в ней, 3 — внешнее ядро, 4 — внутреннее ядро (гидриды). Этапы: поздний протерозой (а), палеозой (б), мезозой и кайнозой (в).

На рис. 22 показан характер дегазации водорода в процессе развития планеты. Согласно этой схеме, в мезокайнозойское время выход водорода осуществлялся в виде крупных русел, устья которых разнесены на многие тысячи километров. Здесь надо учесть, что на рисунке изображение двухмерное, однако в трехмерном объеме Земли эти русла совсем не «трубы», а скорее протяженные «щели», но «щели» только по форме, разумеется, там нет никакого зияния. По всей видимости, эта «щелевидная форма» обусловлена заложением тектонически ослабленных зон при расширении Земли.

Выше мы уже говорили, что расширение планеты и дегазация водорода от ядра имеют циклический характер. При этом каждый цикл начинается с процесса расширения, который препровождается более длительной дегазацией, и все завершается периодом покоя, когда происходит накопление радиогенного тепла в недрах планеты, необходимого для запуска следующего цикла. Выше также упоминалось, что водород считается прекрасным теплоносителем, и поэтому потоки водорода являются тепловыми потоками, сконцентрированными в узких зонах. Наконец, проведенные нами эксперименты показали, что при насыщении металлов водородом их кристаллическая решетка уплотняется (в условиях всестороннего сжатия).

Теперь рассмотрим, что происходит, когда поток водорода подходит под подошву литосферы (рис. 22в). Введем понятие «тектоноген», в нашем понимании, это некий объем под литосферой в верхней части металлосферы, в котором собирается концентрированный поток водорода (рис. 22.1).

Рис. 22.1. Тектоноген в рамках нашей модели Земли.

С появлением этого потока металлы должны уплотняться в объеме тектоногена. Верхняя граница тектоногена при этом опускается вниз, и все, что располагается выше, засасывается в образовавшуюся депрессию, которую я называю «зоной заглатывания». Этот термин отнюдь не мое лихое словотворчество, а восстановление исторической справедливости. В самом начале ХХ века (т.е. век назад) геолог О.Ампферер мечтал о такой «зоне заглатывания», располагающейся «где-то внизу», справедливо полагая, что если бы она была, то это решило бы многие проблемы происхождения Альпийского складчатого пояса, но, как водится, встретил вместо понимания одни лишь насмешки.

Реакцией астеносферы на это «заглатывание» должно быть формирование депрессионной воронки. Естественным следствием этих явлений на поверхности будет заложение обширного морского бассейна и накопление осадков в нем (рис. 23а).

Рис. 23а. Стадия погружения и осадконакопления.

По мере углубления зоны заглатывания в депрессионной воронке устанавливаются течения, стремящиеся заполнить погружение. Это заплывание депрессионной воронки вызывает «скучивание» или, если хотите, «сгруживание» всего того, что лежит сверху (рис. 23б). В данной связи во внутренних частях осадочного бассейна, где господствует режим сжатия, осадки сминаются в складки, формируются шарьяжи, откладываются олистостромы и т.п. При этом неминуемо происходит увеличение мощности сминаемых толщ. С какого-то момента верхняя граница смятых осадков поднимается выше уровня моря, и седиментация прекращается. Подъем сминаемых осадков над уровнем моря происходит не сразу и не повсеместно, а постепенно и отдельными параллельными грядами — кордильерами, между которыми сохраняются бассейны и продолжается накопление осадков (кстати, флиша на данной стадии развития). Кордильеры вырастают над зонами наиболее крупных надвигов (а точнее, «поддвигов»), по которым происходит сдваивание разреза. Со временем площадь кордильер увеличивается, бассейны сокращаются, и, наконец, вся внутренняя часть вздымается в виде молодого складчатого пояса.

Рис. 23б. Стадия полной складчатости.

Совершенно иная тектоника в краевых частях, из-под которых происходит отток астеносферы (рис. 23б). Здесь из-за этого оттока господствует режим растяжения и длительного устойчивого погружения. Ко времени вздымания складчатого пояса краевые зоны оформляются в краевые прогибы, в которых продолжается погружение и осадконакопление. Высокий горный рельеф растущего складчатого пояса подвергается эрозии и переотлагается в виде нижней, преимущественно морской молассы («моласса» — в переводе с французского «рыхлая»).

Пластические деформации и вязкое течение вызывают резкий разогрев астеносферы и диссипацию тепловой энергии в вышележащие горизонты. С этим связаны региональный метаморфизм, гранитизация и широкое развитие магматизма, которые, естественно, должны проявляться после цикла осадконакопления, но близко во времени к фазе наиболее энергичной складчатости, поскольку она фиксирует наиболее энергичные течения в астеносферной воронке и означает максимум поступления тепла в земную кору.

Следует отметить обязательную (в свете наших построений) неравномерность тектонического скучивания во времени. Заплывание депрессионной воронки регламентируется вязкостью астеносферы, а вязкость определяется концентрацией водорода в металлах, и она (концентрация) не может быть одинаковой повсеместно. Где-то под литосферой водорода больше, где-то меньше, а местами его практически нет. Поэтому в настоящий момент, как утверждают геофизики, астеносфера где-то мощная, где-то утонена, а в некоторых местах вообще отсутствует. По всей видимости, такая ситуация с астеносферой сложилась именно в мезокайнозое в связи с канализацией потоков водорода при его выходе из недр планеты (см. рис. 22в).

Пластичные течения в астеносфере сопровождаются ее разогревом и, соответственно, уменьшением вязкости уже в связи с повышением температуры. В результате во времени происходит акселерация движений в астеносферной воронке и ускорение процессов тектонического скучивания, апофеозом которого является «складчатость общего смятия», происходящая в достаточно узком временном интервале. И этот интервал может смещаться во времени от зоны к зоне в зависимости от «исходного качества» астеносферы, подстилающей эти зоны (в нашем понимании, прежде всего в зависимости от начального содержания в ней водорода). Там, где качество астеносферы изначально было ниже среднего, складчатость общего смятия может запаздывать, и, наоборот, в зонах с хорошей астеносферой тектоническое скучивание может произойти раньше.

Отметим интересный момент в развитии складчатого пояса, который наступает с того времени, когда тектоноген уже уплотнился до предела и астеносфера привела все в состояние изостатического равновесия, т.е. зона заглатывания полностью заполнена, течения прекратились (но дегазация водорода от ядра продолжается, и тектоноген поддерживается в уплотненном состоянии). Поскольку эрозия очень быстро срезает высокий рельеф, то на этой стадии развития складчатого пояса он может очень быстро из высокогорной системы превратиться в слабовсхолмленный пенеплен, по которому лениво миандрируют реки.

Питание продуктами из гипермаркетов и ежедневные перекусы в МакДональдсе не прошли для Вас даром, и Вы с ужасом обнаружили, что начали обрастать жирком. НЕ ВПАДАЙТЕ В ПАНИКУ, ВСЕ ПОПРАВИМО! Свежие деревенские продукты разнообразят ваш рацион, окажут благоприятное влияние на пищеварительную систему, что в конечном счете сыграет главную роль в борьбе с лишним весом. Посетив сайт fermermag.ru, Вы сможете ‘сходить’ в магазин за свежими деревенскими продуктами, не выходя из дома!

Скорее всего Вы не в курсе, что первым самолетом-невидимкой был снятый к настоящему времени с производства F-117, больше известный как ночной ястреб. Посетив блог про военную технику, Вы узнаете, почему, невзирая на присутствующую букву F в его названии, он не является вооруженным истребителем.

Модель образования океанов

Модель образования океанов можно строить только после того, как мы обсудим состояние металлосферы. В нашем понимании, развитие Земли выражается в уменьшении массы ядра и увеличении объема металлосферы в связи с дегазацией водорода. При этом водород должен проходить через всю толщу металлосферы, что отнюдь не является проблемой. Атом водорода (в виде протона) проходит от ядра до литосферы менее чем за 1000 лет. Проблема в том, что металлосфера, с растворенным в ней водородом, обязана быть столь пластичной, что ни о какой генерализации структур растяжения в единую общепланетную систему рифтогенных зон не может быть и речи. Однако не будем торопиться с выводами, давайте сначала рассмотрим эволюцию характера дегазации водорода во времени.

Мы уже знаем про высокую теплоемкость протонированного водорода и знаем о феноменально высоких скоростях его диффузии сквозь металлы. Добавим к перечисленному экспоненциальную зависимость скорости диффузии водорода в металлах от температуры (рис. 14). Все это приводит к тому, что водород, отделяющийся от ядра в виде достаточно равномерного (и разреженного) облака, быстро разбивается на отдельные струи, которые на выходе собираются в более крупные русла (рис. 15в). Это слияние обусловлено перехватом слабых струй более мощными, так как последние должны быть более прогретыми и, следовательно, в них выше скорость диффузии (водород как теплоноситель прогревает зону своей инфильтрации). Данное явление можно сравнить с притяжением и перехватом мелких рек крупными, поскольку последние имеют больший врез долин. Кроме того, возможно магнитное стягивание струй протонного газа, подобно проводникам электричества с однонаправленными токами.

Рис. 14. Экспоненциальная зависимость скорости диффузии водорода в металлах от температуры: а — в никеле (при Р=1 атм.), б — в платине (Р=0,1 атм.).

Таким образом, металлосфера планеты, по мере увеличения своей мощности, одновременно очищается от водорода, теряет пластичность и начинает реагировать на расширение как «относительно хрупкая среда». Взятое в кавычки означает, что в металлосфере не могут образовываться разрывы сплошности с зиянием, как в наших «экспериментах на клизматроне». В моем понимании, «относительная хрупкость» лишь обеспечивает концентрацию растягивающих напряжений в узких зонах. В лексиконе геологов есть выражение «тектонически ослабленная зона», вероятно, здесь можно использовать это расплывчатое понятие.

На рисунках 15а, б, в изображена принципиальная схема постепенной канализации потока водорода сквозь металлосферу в процессе развития планеты. И эта схема также говорит о невозможности существования в прошлом океанов, подобных современным, но уже по причине пластичности металлосферы, насыщенной водородом. В прошлом (нижний палеозой и глубже) из-за этой пластичности расширение не могло проявиться в виде единой планетарной системы рифтогенных зон.

Выше было обещано объяснить природу слоя D», который располагается непосредственно над границей с внешним ядром, имеет мощность порядка 200—300 км и в котором заметно уменьшаются скорости прохождения сейсмических волн. В нашем понимании, этот слой обусловлен облаком водорода, обволакивающим ядро планеты (см. рис. 15в). Здесь водорода недостаточно, чтобы обусловить существенное уплотнение, но его хватает для проявления эффекта пластичности.

С каждым циклом расширения планеты тектонически ослабленные зоны появлялись в низах металлосферы. Отсюда они распространялись вверх с одновременным заполнением пластичным веществом из слоя «D»». Таким образом, по тектонически ослабленным зонам (зонам растяжения) происходило нагнетание протрузивных клиньев. Когда эти протрузии доходили до литосферы, в коре начинали формироваться зоны рифтогенеза (эмбриональная стадия, рис. 16а).

При дальнейшем расширении планеты и увеличении объема протрузивных клиньев литосфера постепенно утонялась, континентальная кора раздвигалась, и закладывались протяженные моря типа Красного моря (с корой океанического типа), которые с поверхности трассировали глубинные зоны растяжения. Это «детская стадия» (рис. 16б) в развитии океанов.

Рис. 15. Эволюция характера дегазации водорода от ядра во времени. 1 — литосфера, 2 — металлосфера и потоки водорода в ней, 3 — внешнее ядро, 4 — внутреннее ядро (гидриды). Этапы: поздний протерозой (а), палеозой(б), мезозой и кайнозой (в).

Рис. 16. Модель образования океана. 1 — Новейший диапир интерметаллических силицидов, точечный крап отражает присутствие водорода; 2 — молодой «силикатный матрас», образованный при силикатизации силицидов и покрытый сверху молодыми базальтами; 3- астеносфера, обусловленная скоплением водорода; 4- древняя литосфера; 5 — древняя металлосфера.

Следующая стадия знаменуется появлением срединного поднятия. На этой «юной стадии» (рис. 16в) срединные поднятия обусловлены выдавливанием блоков древней литосферы, которые как бы «выштамповывались» глубинными диапирами из перекрывающей их силикатной оболочки. Это результат формирования все ближе и ближе к поверхности планеты «частокола» сверхглубинных диапиров.

Наконец, наступает момент, когда глубинные диапиры выходят на поверхность океанического дна и начинают формировать срединно-океанический хребет. Это «зрелая стадия» в развитии океанов (рис. 16г).

Вещество интерметаллических диапиров берется из слоя D», непосредственно прилегающего к ядру и, следовательно, совсем недавно находилось в ядре планеты. По этой причине оно не могло потерять изначального содержания кислорода, поскольку не подвергалось длительной водородной продувке, как более древние объемы металлосферы. Вместе с тем оно должно содержать какую-то концентрацию водорода (он всегда есть в слое D»), истечение которого непременно вызывало перераспределение кисло -рода. В результате в головной части диапира интерметаллические силициды постепенно трансформировались в силикаты из-за «водородной продувки» и выноса кислорода из более глубинных зон. Следовательно, раскрытие океана, по нашей модели, сопровождается как растяжением и утонением древней литосферы, так и некоторым наращиванием ее мощности в связи с трансформацией силицидов в силикаты в головных частях диапиров. Последний процесс представляется весьма масштабным, и, кроме того, он идет не только в рифтовой долине, но и далеко за ее пределами, на разных глубинах, в соответствии с положением головных частей интерметаллических диапиров (см.рис. 16а, б, в, г).

Данные по геохимии (глава 13) заставляют нас считать, что диапиры силицидов еще в процессе внедрения (на подходе к поверхности) уже приобретали «оторочку» из силикатов в своей головной части.

Выше было показано, что поток водорода, изначально равномерный по плотности, обязательно должен был обрести «струйный» характер. В соответствии с этим происходил и вынос кислорода. Поэтому сначала мощность литосферы под океанами наращивалась более или менее равномерно, но затем (по мере «старения» диапира) она начинала прирастать по отдельным зонам в зависимости от формы водородных струй.

Плотность силицидов примерно 3 г/см³. Плотность образующихся по ним силикатов того же порядка, но силикаты содержат до 45% (вес.) кислорода, поэтому почти в два раза должен увеличиваться объем вещества в процессе силикатизации силицидов. Это проявляется в особенностях рельефа дна океанов, который осложняется положительными формами (горстами), преимущественно в виде изолированных хребтов небольшой протяженности. Изолированность хребтов обязательна, поскольку водородные струи не могут идти рядом, они непременно сольются.

Уникальным и единственным примером рельефа этого типа на континенте является провинция Хребтов и Бассейнов, которая практически полностью сосредоточена в штате Невада США и частично заходит в западные части штатов Аризона и Юта.

Уникальность этой провинции обусловлена тем, что на планете это единственное место, где океанический хребет (зрелого океана), с его спредингом в осевой части, «ныряет» под континент, вызывая рифтогенное раздробление на обширной территории со всеми явлениями, сопутствующими этому процессу. И это место — запад Соединенных Штатов Америки.

На зрелой стадии в осевых частях океанов глубинные диапиры начинали подходить совсем близко к поверхности планеты. Здесь они вступали в контакт с гидросферой, что сопровождалось бурным химическим взаимодействием с кислородом воды. В результате на головах диапиров появлялись «шляпы» силикатного расплава, который, однако, быстро остывал и превращался в силикатную «корку». (Наша металлосфера представлена интерметаллическими соединениями и сплавами на основе кремния, магния и железа с добавками Ca, Al, Na и других металлов; и почти все они активно окисляются при контакте с водой с выделением большого количества тепла). С момента вступления океанов в «стадию зрелости» изменений в их структуре больше не предполагается, однако возможно дальнейшее увеличение размеров. На рисунке 17 показана глубинная структура зрелого океана в разрезе Земли.

Здесь мы вынуждены немного отклониться от темы, чтобы обсудить одно весьма необычное (можно сказать, парадоксальное) явление, которое должно быть в предложенном механизме. Сверхглубинные диапиры, нагнетаемые в осевые зоны океанов, должны быть холодными. Дело в том, что в процессе подъема они разуплотняются примерно в 1,7 раза. Разумеется, диапиры нагнетаются по тектонически ослабленным зонам, по которым растягивающие усилия снимают часть нагрузки от давления вьшележащих толщ. Но какова эта часть? Определить ее не представляется возможным, и отсюда большая неопределенность в оценках. Кроме того, нужно учитывать противоположный фактор — выделение тепла за счет внутреннего трения при вязко-пластичном течении протрузий, что усугубляет неопределенность оценки.

Рис. 17. Глубинная структура зрелого океана: 1 — литосфера, 2 — древняя металлосфера, 3 — молодая металлосфера, покрытая сверху молодым «силикатным матрасом», образовавшимся при окислении силицидов в головных частях диапиров, 4 — обогащенный водородом слой D», новейшая зона разуплотнения, из которой питаются (нагнетаются) диапиры.

Тем не менее разуплотнение «против давления» — процесс весьма энергоемкий. Расчеты показывают, что даже если растягивающие усилия в тектонически ослабленных зонах снимают 2/3 нагрузки от давления вышележащих сфер, то все равно разуплотнение способно «скушать» весь запас тепла при стартовой температуре порядка 2500 ^оС. Признаюсь, меня это сильно интриговало, поскольку я не видел возможности примирить холодные диапиры с высокими тепловыми потоками в рифтогенных зонах. Само собой, я мог связать высокие тепловые потоки с выделением большого количества тепла при контакте интерметаллических диапиров с водой гидросферы. Реакции окисления кремния, магния, алюминия, кальция весьма экзотермичны. Но как разглядеть за этим близповерхностным явлением температуру сверхглубинных диапиров, действительно ли они холодные? Или я что-то сильно напутал с этим прогнозом?

Вас ложно обвинили в злодеянии, которое Вы не совершали и у Вас нет средств для того, чтобы нанять опытного юриста? Не отчаивайтесь, на сайте www.yurist-online.net Вы без труда сможете найти резюме юриста без опыта работы, который за разумную оплату отстоит в суде Вашу невиновность.

РАСШИРЕНИЕ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ

Масштабы расширения

Надеюсь, все уже поняли, что развитие изначально гидридной Земли непременно должно сопровождаться существенным расширением планеты. Но как определить возможные масштабы этого процесса? Напомню, в изначально гидридной Земле металлосфера образовалась в связи с разложением гидридов и дегазацией водорода. Казалось бы, чего проще, мы знаем плотность гидридов во внутреннем ядре, это примерно 12,3 г/см³, и знаем плотность дегазированной металлосферы, на границе с ядром это порядка 5,5 г/см³. Делим первое на второе и получаем разуплотнение в 2,24 раза. Увеличение объема в два с лишним раза — много это или мало? Если впервые сталкиваешься с мыслью о реальности расширения планеты, то это кажется много, если же догадываешься о возможном диапазоне уплотнения металлов в виде ионных гидридов, то «два с лишним» представляется недостаточным.

Наши знания о глубинном строении планеты базируются в основном на данных сейсмологии, и эти данные дают нам только скоростные характеристики, но ничего не говорят о плотности. Распределение плотностей по радиусу планеты не определяется из геофизических данных, а подбирается таким образом, чтобы построенная модель строго соответствовала двум параметрам — суммарной массе Земли и ее моменту инерции. Эти параметры определены в астрономии с достаточной точностью. Многие десятилетия в справочной литературе кочуют одни и те же плотностные модели, построенные в середине прошлого века. В них строго соблюдаются указанные параметры. И хотя в этих моделях ничего не говорится о составе внутренних сфер планеты, а только о распределении плотности по ее радиусу, тем не менее все они отстроены под «железное ядро и силикатную мантию». Но у нас теперь другая Земля, и мы вправе отстроить свое распределение плотностей, разумеется, при сохранении массы и момента инерции планеты.

Плотность внутреннего ядра, приводимая в геофизических моделях, явно меньше той, что могут обеспечить ионные гидриды. Но, оказывается, в нашей модели мы можем (вернее, обязаны) удвоить плотность внутреннего ядра. Давайте обсудим, почему мы обязаны это сделать, и какие изменения при этом следует внести в остальной объем планеты, чтобы сохранить ее массу и момент инерции? Здесь важно помнить, что внутреннее ядро составляет всего 1.8% в общей массе планеты и что массы, расположенные близко к центру вращения, дают малый вклад в суммарный момент инерции. К примеру, вклад от одного килограмма, расположенного во внутреннем ядре на расстоянии 1000 км от оси вращения планеты, в 40 раз меньше вклада от килограмма на расстоянии 6300 км (согласно J= r² • ∆m).

На рисунке 12а точечным пунктиром показано распределение плотности в коре и мантии в рамках традиционных представлений о силикатной мантии (Haddon and Bullen, 1969). Здесь отражены скачки в плотности в верхней мантии, привязанные к сейсмическим данным. Градиенты нарастания плотности в нижней мантии (глубже 1050 км) приняты по результатам ударного сжатия окислов (из которых состоят силикаты). При данном варианте распределения плотности в мантии исследователи просто вынуждены приписать ядру плотность строго в интервале от 10 до 12,5 г/см³. В противном случае не удается сохранить суммарную массу и момент инерции планеты.

Рис. 12а. Распределение плотности в мантии: точечный пунктир — в свете традиционных представлений о силикатном составе мантии, обычный пунктир — согласно нашей модели. Ключевой момент — уплотнение астеносферы.

В рамках нашей модели мы можем принять такой же характер распределения плотности в верхней мантии (до глубины 1050 км), однако в нижней мантии наша металлосфера должна иметь существенно меньшие градиенты уплотнения (этим металлы отличаются от силикатов и окислов). Данная ситуация показана на рис. 12а обычным пунктиром. И при этом для сохранения массы Земли (так показывают расчеты) мы вынуждены увеличить вдвое плотность внутреннего ядра — до 25 г/см³. Расчеты также показывают: чтобы набрать суммарный момент инерции планеты, мы должны предусмотреть увеличение плотности астеносферы на 0,2—0,25 г/см³, а также несколько изменить характер распределения плотности во внешнем ядре при сохранении его массы (так, как показано на рис 12б). Что же касается астеносферы, то это вообще ключевой момент нашей модели. Если в нашей астеносфере не обнаружится тенденция к уплотнению, то рухнет вся концепция, поскольку без этого нам не набрать (в рамках нашей модели) суммарный момент инерции. Вместе с тем достижение давлений порядка 50—60 кбар не составляет проблемы для современного экспериментального оборудования, и эту «тенденцию» легко проверить.

Рис. 12б.
Распределение плотности в ядре планеты: точечный пунктир — в свете традиционных представлений (ядро железное), обычный пунктир — согласно нашей модели.

Итак, если у нас под литосферой залегает металлосфера (с ее малыми градиентами уплотнения глубже 1050 км), то уже одно это требует резкого увеличения плотности внутреннего ядра планеты. Проведенные оценки показывают, что мы действительно можем (должны) вдвое увеличить плотность внутреннего ядра. Плотность в 25 г/см³ многим может показаться невероятно высокой. Вместе с тем некоторые химические элементы имеют почти такую же плотность при атмосферном давлении. К примеру, плотность металла иридия — 22,65 г/см³. Да, конечно, у него большая атомная масса, но у металла висмута атомная масса существенно больше, а плотность в два с лишним раза меньше (9,84 г/см³). В общем, значение плотности 25 г/см³ для внутреннего ядра, диктуемое сжимаемостью металлов в виде ионных гидридов, не является чем-то фантастичным, и я надеюсь на скорое подтверждение этого в эксперименте (как уже не раз случалось при разработке данной концепции).

——————————————————————————————————-

* Существует корреляция — чем выше плотность, тем выше скорости прохождения сейсмических волн. И действительно, на сейсмических разделах, где скорости возрастают скачком, также возрастает плотность. Вместе с тем по физическому закону скорости и плотности в твердых телах находятся в обратной зависимости согласно выражению: V_p² = E/d, где E — модуль упругости, d — плотность. Если при фазовом переходе скорости возрастают, то это связано с резким увеличением модуля упругости, что перекрывает обратное влияние плотности. По этой причине не следует думать, что принимаемая нами высокая плотность внутреннего ядра должна была бы обусловить высокие скорости.

——————————————————————————————————-

При такой плотности гидридов в мегабарном диапазоне давлений, развитие изначально гидридной Земли должно было привести примерно к пятикратному увеличению ее объема (25 : 5 = 5, делитель здесь — это плотность металлосферы над границей с ядром).

Важное значение имеет своеобразие самого процесса расширения планеты. Вызвать разложение гидридов можно лишь тепловым нагревом. Для этого привлекается радиогенное тепло. Кстати, изначально на нашей планете урана и калия было на порядок больше, чем в метеоритах, тория больше примерно в 2 раза. Так определила магнитная сепарация согласно потенциалам ионизации этих элементов (см. рис. 4). При таких концентрациях урана, тория и калия Земля должна нагреваться на 100 ^оС примерно за каждые 7—10 миллионов лет в мезокайнозое, а в нижнем архее за каждые 2—3 миллиона лет (тогда радиогенного тепла выделялось больше).

Повышение температуры в определенной зоне глубин (в наружной сфере внутреннего ядра) до температурного предела устойчивости гидридов вызывает их разложение, и в данной зоне начинается разуплотнение и дегазация водорода во вне. Энергия для разуплотнения берется из тех энергетических запасов, которые были сделаны в виде химического потенциала водорода на стадии формирования (и уплотнения) твердого тела изначально гидридной Земли (в нашем понимании, потенциальная энергия при гравитационном сжатии планеты не выделялась в виде тепла, а трансформировалась в химический потенциал водорода).

Энергетический баланс этого процесса можно представить в следующем виде:

m + ∆QR = p ∆V + ∆QHT,

где m — химический потенциал водорода в гидридах,

∆Q_R — радиогенное тепло,

p ∆V — работа по разуплотнению (∆V) при давлении (p) в зоне разуплотнения,

∆Q_HT — тепло, уносимое из зоны разуплотнения протонированным водородом как теплоносителем.

Выше мы уже отмечали, что «изначально гидридная Земля» изначально была холодной. В рамках наших построений, работа по расширению планеты (p AV) целиком поглощает энергию химического потенциала и преобладающую часть радиогенного тепла (∆Q_R), а остаток уносится водородом-теплоносителем. Соответственно, у нас нет оснований предполагать существенный разогрев планеты, покуда у нее имеются запасы гидридов, идет расширение и происходит дегазация водорода. Далее
будет показано, что термодинамика Земли, по сути, такая же, как у живых организмов, которые способны поддерживать температуру на одном уровне на протяжении всей своей жизни.

Вместе с тем это слишком осредненная (во времени) картина, что-то вроде «средней температуры по больнице» за несколько лет. На самом деле, в пределах интервала времени каждого тектономагматического цикла земные недра, скорее всего, испытывали то сильный разогрев, то глубокое охлаждение. Рассмотрим, что будет, когда во внешней сфере внутреннего ядра температура (за счет радиогенного тепла) поднялась выше температурного предела устойчивости гидридов, и они претерпели диссоциацию. Сжимаемость гидридов много больше сжимаемости металлов с растворенным в них водородом (даже если водорода в них не меньше, чем в гидридах).

Следовательно, в сфере, где гидриды распались, сразу начиналось разуплотнение. Эта работа осуществлялась за счет энергии химического потенциала, которая выделялась при распаде гидридов. Но поскольку часть тепла уходила с водородом-теплоносителем во внешние сферы, то температура в зоне разуплотнения начинала понижаться.

В итоге зона разуплотнения присоединялась к внешнему ядру, и в нем увеличивалась концентрация водорода (становилась сверхравновесной). В результате этого начиналась дегазация водорода от ядра в металлосферу и далее. Процесс дегазации прекращался по мере распространения низких температур из зоны разуплотнения на объем внешнего ядра.

Теперь, чтобы все повторилось, надо ждать, пока вновь накопится радиогенное тепло, ядро согреется и в очередной сфере внутреннего ядра температура дойдет до разложения гидридов. И эта температура должна быть несколько выше, чем в предыдущем этапе, поскольку с глубиной (т.е. с увеличением давления) устойчивость гидридов повышается. Таким образом, расширение планеты должно иметь циклический характер. И в каждом цикле есть этап разуплотнения с последующей дегазацией водорода (когда температура зоны разуплотнения и сопредельных зон понижалась), и этап стабильного существования планеты (когда температура внутренних сфер планеты вновь повышалась за счет накопления радиогенного тепла).

Обратите внимание: цикличность определяется характером разложения гидридов внутреннего ядра планеты. Когда-то «изначально гидридная Земля», по сути, целиком состояла из гидридов. Но сейчас внутреннее ядро (гидридное) занимает примерно 1% объема планеты. Совершенно очевидно, что земные запасы гидридов близки к исчерпанию. В данной связи мы вынуждены полагать, что приходит конец привычной цикличности в характере развития планеты и, возможно, альпийский цикл будет последним полно проявленным тектономагматическим циклом *.

——————————————————————————————————-

* Однако здесь следует сделать оговорку. Изначально в Земле были сформированы разные гидриды. И вряд ли у них одинаковые температуры разложения и одинаковая зависимость этих температур от давления. Вполне возможно, что какие-то гидриды сохраняются во внешнем ядре наряду с металлами, содержащими водород в виде раствора. В таком случае следует полагать, что цикличность процессов разуплотнения и дегазации водорода может иметь место и во внешней сфере внешнего ядра по тому же сценарию, который мы предложили для ядра внутреннего. Как бы то ни было, но планета имеет два фронта разуплотнения: один — по границе внутреннего ядра, второй — по разделу ядра и металлосферы. Возможно, это связано с тем, что в составе нашей планеты резко преобладают два элемента — кремний и магний. Но прежде чем рассуждать на эту тему, надо получить экспериментальные данные по сжимаемости гидридов и их устойчивости от нагрева под давлением.

——————————————————————————————————-

Любопытно отметить, чтобы продолжительность циклов в фанерозое была порядка 100 млн. лет, температура в ядре Земли в связи с разуплотнением должна периодически понижаться примерно на 1000 ^оС (так показывают расчеты). Однако эту оценку не нужно воспринимать в качестве «reductio ad absurdum», поскольку в рамках наших построений внешнее ядро может быть жидким и электропроводящим даже при комнатной температуре .

Лучшим подарком для вашего любимого мужчины и своевременным намеком на то, что двухнедельная щетина его нисколько не красит, станет электробритва браун, которую Вы сможете приобрести с доставкой на дом в фирменном интернет-магазине Braun, который находится по адресу www.braunmarket.ru.

Астеносфера

В рамках предлагаемой концепции астеносферный слой является непременным следствием строения и развития планеты. Выше было показано, что на ранних этапах развития изначально гидридной Земли сформировалась литосфера, как внешняя оболочка планеты, представленная силикатами и окислами. И сформировалась она в результате очистки металлосферы от кислорода в связи с «продувкой» водорода, который истекал (и до сих пор истекает периодически) от ядра планеты при разложении гидридов. Скорость диффузии водорода в металлах на 6—7 порядков выше, чем в силикатах и окислах. Это означает, что сформировавшаяся литосфера должна стать барьером на пути водорода наружу, и он должен образовывать скопления в верхних горизонтах металлосферы, непосредственно под литосферой.

Теперь мы знаем о водородной пластичности металлов. Отсюда способность астеносферы к вязко-пластичному течению, приводящему к изостатическому выравниванию. С этим же связано понижение скоростей прохождения сейсмических волн. Совершенно очевидно, что наша астеносфера не нуждается в «сложных играх» с геотермическими градиентами и, вообще, наша астеносфера может быть «холодной», т.е. она может быть и при температурах, далеких от температуры плавления. И еще, наша астеносфера не может быть разуплотненной, наоборот, если она появилась, то должна иметь тенденцию к уплотнению. Интересно, могут ли геофизики обнаружить эту тенденцию? Таким образом, в рамках нашей концепции силикатно-окисная оболочка кончается там, где начинается астеносфера, положение которой маркирует кровлю металлосферы.

Термин «мантия» очень плотно укоренился в науках о Земле и означает все то, что располагается ниже коры и вплоть до ядра планеты. Однако в рамках наших построений этот термин становится несколько неудобным, поскольку в нем объединяются различные по составу геосферы — подкоровая часть силикатной литосферы и металлосфера. Поэтому в дальнейшем, где это будет нужно, я буду применять термин «мантия» с уточняющими прилагательными «литосферная» и (или) «металлосферная».

Если Вы или кто-то из ваших близких столкнулся с таким страшным заболеванием как псориаз, тогда Вам просто необходимо прочитать статью: «Псориаз: ОТ ТЕОРИИ К ПРАКТИКЕ», которая поможет не только установить первопричины заболевания, но и наметить план по борьбе с ним.

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СОВРЕМЕННОЙ ЗЕМЛИ

Из приведенных выше данных строение современной Земли представляется следующим:

Эта модель отличается от традиционно принятой (ядро — железное, мантия — силикатная) прежде всего ограниченным распространением кремний-кислородной оболочки на глубину. Под континентами ее мощность составляет в среднем примерно 150 км, а под океанами существенно меньше. Более того, в осевых частях океанов силикатно-окисная литосфера практически сходит на нет, и об этом мы будем говорить в специальных разделах. По нашему мнению, основной объем планеты представлен металлосферой из сплавов и соединений на основе кремния, магния и железа с соответствующими добавками других элементов (см. таблицу 1), но без кислорода. Кислород из металлосферы практически весь вынесен во внешнюю геосферу, за счет чего и сформировалась литосфера. Ядро Земли сохранило исходный состав планеты, но если во внешней зоне водород присутствует в основном в виде раствора в металлах, то внутреннее ядро сложено водородистыми соединениями — гидридами.

Ниже, в соответствующих разделах, будет показано, как в этой модели находят свое место: земная кора, астеносфера, переходный слой мантии, слой «D»
на границе ядра и мантии и другие явления, установленные геофизическими методами.

Здесь хотелось бы напомнить расхожий афоризм, утверждающий, что «новое — это не что иное, как хорошо забытое старое». Оказывается еще в 30-х годах XX века наш великий соотечественник В.И.Вернадский предполагал:

«Наши представления о термодинамических и химических условиях глубин нашей планеты заставляют нас видеть в них среды, благоприятные для существования водородистых тел. Здесь активность химических реакций уменьшается, кислород быстро сходит на нет, начинают все более и более преобладать металлы типа железа и, по-видимому, растет количество водорода. В то же самое время температура и давление повышаются. Все это должно привести к сохранению в этих глубинах водородистых соединений, и в том числе растворов водорода в металлах» (В.И.Вернадский, Избранные сочинения, том 4, кн. 2, стр. 13—14, 1960).

Ссылка на великого соотечественника дана мною отнюдь не из-за стремления спрятаться за непререкаемый авторитет. В то время все это могло быть лишь на уровне интуитивной догадки. И все же мне представляется сверхъестественным, как можно было угадать суть, имея в активе лишь понимание того, что водород занимает «несравнимое с другими элементами господствующее положение в химии мироздания» (Вернадский, там же). Вместе с тем, академик Вернадский придавал большое значение этой гипотезе, и основывал на ней многие свои построения. И весьма примечательно, что тогда высказывание альтернативы не было сопряжено с риском для репутации. Иными словами, тогда версия «ядро — железное, мантия — силикатная» еще не была «канонизированной догмой», каковой она стала в дальнейшем, к 60-м годам XX века, несмотря на отсутствие четкой доказательной базы. Для историков науки, видимо, будет интересно выяснить причину столь необычного хода событий.