|
Текст выступления Новая парадигма эволюции Земли Шаров Г.Н. XI Всероссийское петрографическое совещание
Уважаемые коллеги! Я хотел бы начать своё выступление с последних слов заключительной статьи В.А. Магницкого и Е.В. Артющкова в монографии «Тектоносфера Земли»: «… наши представления даже по самым главным проблемам жизни больших глубин ещё очень далеки от полноты и достоверности, что и приводит неизбежно к возникновению различных толкований, различных гипотетичных построений». Моё выступление как раз и относится к одному из таких «гипотетичных построений». Одно из энциклопедических определений парадигмы звучит так: «Исходная концептуальная схема, модель постановки проблем и их решения, методов исследования, господствующих в течение определённого исторического периода в научном сообществе». Создание новой парадигмы не является чем-то необычным. Как отмечает Т. Кун (Т. Кун. Структура научных революций. М., Прогресс, 1977, 300 с.), проблема разработки парадигмы оказывается одновременно и теоретической и эмпирической. По его мнению «последовательный переход от одной парадигмы к другой через революцию является обычной моделью развития зрелой науки». Под словом «революция» при этом не подразумевается слом всех старых понятий. Наоборот, целью является создание новой стройной системы, опирающейся на совокупность уже известных фактов, результатов исследований различного характера, в том числе не находящих удовлетворительного объяснения в рамках предшествовавшей парадигмы. В конечном итоге новая парадигма, по моему замыслу, должна способствовать более точному прогнозированию различных геологических процессов, размещения в пространстве геологических образований, в том числе полезных ископаемых.
В основе существующих представлений о строении Земли лежит предположение о внутреннем ядре, как об остаточном дифференциате расплавленной вследствие получения огромного количества кинетической энергии планете. Внешнее ядро рассматривается как остаточный материал первичного расплава, из которого тяжёлые составляющие уходят во внутреннее ядро, а лёгкие формируют мантию.
Позволю себе предположить другую схему. Внутреннее ядро представляет собой вещество, сохранившее свойства первичного материала планеты, сформированного в процессе аккреции. Таким образом, в ядре находятся все составляющие, которые попали в тело планеты на стадии аккреции. В том числе водород, углерод, кислород, азот, сера и другие лёгкие элементы. Возникает вопрос – в каком виде они там находятся, что это за вещество. Фазы, в которых находится вещество внутреннего и внешнего ядра неясны. Возможно это предплазменное состояние, когда более лёгкие элементы как бы растворены (вжаты) в атомы более тяжёлых элементов. Именно поэтому плотность вещества ядра практически в 2 раза выше плотности вещества мантии. Соответственно в ядре как бы законсервирована колоссальная энергия.
Для природы характерно «соперничество» антагонистических процессов: уплотнение-разуплотнение, рассеяние-концентрация и т.п. Нередко эти процессы сосуществуют при превалировании одного над другим или сменяют друг друга. Эволюция Земли не исключение. На стадии аккреции преобладало уплотнение, вызванное постоянным наращиванием массы Земли в условиях интенсивной бомбардировки, втягивания в её зону влияния газово-пылевой составляющей плотного облака межзвёздного вещества. При этом, кинетическая энергия превращалась в тепловую, которая тут же (по некоторым расчётам до 50%) стала излучаться во Вселенную, а также обеспечила не только разогрев, но и фазовые переходы вещества вплоть до образования фазы, в которой находится вещество ядра планеты. Значительная часть этой энергии как бы законсервирована в ядре и удерживается в высокоплотных фазах.
В следующую стадию развития Земли на смену уплотнению наступает стадия разуплотнения. Поступление масс из космоса на поверхность Земли и несомая ими кинетическая энергия стали незначительными. Однако планета продолжает излучать в Космос тепловую энергию, но уже за счёт аккумулированной в ядре энергии. Высвобождение этой энергии, по мнению автора, происходит в процессе обратных фазовых превращений и перехода вещества из более плотной в менее плотную фазу.
Эволюция Земли происходит в условиях открытой системы. Это касается и каждой из оболочек планеты. Для газовой оболочки это очевидно – диссипация. Для жидкой - испарение. Однако, для других оболочек, характеризующихся скачкообразными изменениями плотности, обычно не рассматривается. По мнению автора, в условиях преобладания разуплотнения Земли, на границах разнофазовых сред происходит изменение фазового состояния вещества, сопровождаемое скачкообразным уменьшением его плотности и таким же увеличением объёма, высвобождением энергии, в том числе тепловой. Возникает избыточное давление на вышележащие оболочки в условиях открытой системы, а также разогрев вышележащей оболочки в переходном слое с образованием менее плотных очагов, являющихся корневыми системами плюмов.
Поскольку поверхности всех сфер имеют в рельефе положительные структуры (начиная с поверхности ядра), то помимо избыточного давления вверх, возникают усилия направленные на выдавливание вещества менее плотной фазы в сторону вершин положительных структур, над которыми и формируются корни плюмов. Этот механизм «работает» на границе ядро-мантия и на всех выше расположенных зонах перехода. Поэтому плюмы могут быть различной глубины заложения, но зачастую они телескопируются. Характерно наличие выступов ядра под океанами. По Добрецову и др. «Мантийные плюмы – это струи расплавленного вещества, которые поднимаются из глубины мантии к подошве литосферы и могут проплавлять литосферу (стр 15»). По-моему необходимо более общее определение плюма не расплавленного, а разуплотнённого вещества.
При разуплотнении на границе ядра и мантии происходит разделение элементов с последующим образованием минеральных форм. Где, на каком этапе происходит разделение на твёрдые, жидкие, газообразные образования в процессе восхождения плюмов, требует дополнительного изучения. Металлоносность нефтей, наличие битумов в рудных месторождениях подчёркивают общность их происхождения.
В процессе продвижения восходящего потока и направленного изменения РТ-условий усложняется химический состав движущейся массы с образованием H2O, CO2, CH4, H2S и др., а в дальнейшем происходит синтез сложных углеводородов, образование металлоорганических соединений и других соединений, являющихся прародителями как нефти, так и минеральных эндогенных образований.
Границы сред, в которых вещество находится в различных фазовых состояниях, иногда являются ловушками для различных полезных ископаемых. Например, газогидраты на границе океанической коры и водной оболочки. Ловушками для жидких, газообразных, твёрдых полезных ископаемых являются и различные геоструктурные, термобарические, геохимические, возможно иные, обстановки.
Предлагаемая основа новой парадигмы предопределяет вывод о постепенном «выгорании» ядра и переходе его вещества в мантию. Соответствующие переходы, сопровождаемые увеличением объёма каждой последующей менее плотной фазы, приводят к увеличению общего объёма планеты, увеличению её площади, что подтверждает вероятность гипотезы расширяющейся Земли. По мере «выгорания» ядра будет снижаться теплоотдача планеты, активность её дегазации и пополнения атмосферы. Постепенная потеря атмосферы в этом случае в результате диссипации неизбежна.
Построения Тектоники плит с учётом предлагаемой гипотезы требуют существенной трансформации. Приоритет глубинных процессов проходящих на границах разноплотностных сред в глубинах Земли, перемещение плит как следствие этих процессов на сегодня уже не кажутся лженаучными. Увеличение объёма и площади Земли позволяют избежать искусственных построений связанных с понятием субдукции. Роль конвекции в эволюции Земли, на взгляд автора, преувеличена. В условиях гравитации ничто менее плотное не может погрузиться в более плотное без приложения дополнительных усилий. Такие усилия создают плюмы, но эти усилия достаточны для реализации плитной тектоники лишь в верхних оболочках Земли, преимущественно в коре, но не достаточны для вдавливания плит в глубины мантии, тем более, вплоть до её нижней границы. При этом должна иметь место обратная конверсия плотностей, что маловероятно. Конвекция, по мнению автора, возможна лишь в пределах слоёв с близкой плотностью на основе её изменения при разности температур.
В данном докладе автор намеренно не затрагивает ряд вопросов, которые, в свете изложенного, должны быть изучены дополнительно. Это цикличность в эволюции Земли, необходимость переинтерпретации геофизических и иных данных о внутреннем строении планеты, о происхождении и восполняемости запасов нефти и природного газа, о последствиях возможного потепления климата и, в первую очередь, увеличения температуры воды в придонных слоях океана с газификацией газогидратов и многие другие.
Особо хочу отметить высказывание Б.М. Валяева: «Из продуктов УВ-ветви дегазации Земли параллельно с накоплением отложений, обогащённых ОВ, происходит формирование месторождений нефти, газа и конденсата. В свете современных данных по УВ-дегазации Земли формула «нефть из жизни» представляется архаичной. В обобщённом виде точнее выглядит формула «нефть и жизнь из продуктов дегазации Земли», причём в накоплении горючих ископаемых (нефть, газ, газогидраты, торф, угли) и разных концентрированных форм ОВ (углистые и битуминозные породы) ведущее место принадлежит УВ-ветви дегазации Земли». Его формулировку можно расширить: Космос –продукты дегазации Земли – нефть – жизнь. Такая формулировка позволяет надеяться на наличие других очагов жизни в бесконечном Космосе. С другой стороны она предостерегает Человечество от чрезмерного вмешательства в естественные природные процессы в эволюции Земли. Примером тому утечки нефти в Мировой океан, которые при достижении критической величины и прекращении газообмена между гидросферой и атмосферой могут привести к полной ликвидации существующей цивилизации.
Примечание 1. К сожалению, в науке ещё часто присутствует нетерпимость к иным мнениям. Тот же Т. Кун со ссылкой на B. Barber. (Resistance by scientists to Scientific Discovery. – “Science”, CXXXIV, 1961, p. 596-602.) пишет «Учёные в русле нормальной науки не ставят себе цели создания новых теорий, обычно к тому же они нетерпимы к созданию таких теорий другими». Давление маститых учёных – основателей научных школ порой и препятствовало созданию новых теорий или признанию так называемых «лженаучных» школ. Так было с генетикой в советское время, так было в области геологии с абиогенным происхождением нефти. (Трофимук А.А., Геодекян А.А., Калинко М.А., Максимов С.П. О неорганическом происхождении нефти и углеводородных газов. Изв. АН СССР, Сер. геол., № 2, 1989, с. 129-139).
Примечание 2. Мы соглашаемся с теорией так называемой «гравитационной неустойчивости» (И.С. Шкловский, Звёзды): «Сущность этой неустойчивости состоит в том, что по причине всемирного тяготения материя не может быть распределена с постоянной плотностью в сколько угодно большом объёме (стр. 11)». Следовательно, вещество не может быть в пространстве размещено равномерно, концентрация в сгустки неизбежна. В обозримом пространстве сгустками являются галактики, газо-пылевые туманности, звёзды, планетарные туманности, планеты. Намеренно не вхожу в сферу познания микромира… Звёзды рождаются, живут и умирают. Видимо галактики вцелом тоже. Это относится и к планетам. С уменьшением размеров объектов а этой иерархии время их существования, в нашем понимании, уменьшается. Т.е. в пределах галактики допускается, что планетные системы жили и умирали, теряли своих звёзд – матерей, их образовавшиеся обломки могут быть гораздо старше, чем ныне существующие планеты. Наряду с веществом планетарной туманности они могли участвовать в образовании планет. Естественно, в природе найти следы этих обломков невозможно. Они стали одним из источников вещества планеты, но это вещество претерпело столь значительные превращения и перегруппировку, что стало неузнаваемым.
Примечание 3. Чарльз Дарвин в предисловии к своему главному научному труду «Происхождение видов» писал: «Хотя я вполне убеждён в истине тех воззрений, которые изложены в этой книге в форме краткого обзора, я никоим образом не надеюсь убедить опытных натуралистов, умы которых переполнены массой фактов, рассматриваемых ими в течение долгих лет с точки зрения, прямо противоположной моей… Но я смотрю с доверием на будущее, на молодое возникающее поколение натуралистов, которое будет в состоянии беспристрастно взвесить обе стороны вопроса».
Примечание 4. Валяев Б.М. Углеводородная дегазация Земли и генезис нефтегазовых месторождений. Геология нефти и газа, 1997, № 9, с. 30-37.
И ещё: «… нефтегазонакопление – всего лишь мелкий побочный процесс на фоне гораздо более масштабного (во многие тысячи раз) процесса глубинной УВ-дегазации Земли, при котором через разрез стратисферы проходят гигантские количества УВ на пути в гидросферу и атмосферу». | ||