Вадим Романов - Начала экскретологии

В 40-е годы прошлого века советские учёные высказывают гипотезу о наличии залежей газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты. В 60-е годы они же обнаруживают первые месторождения газовых гидратов на севере СССР. С этого момента газовые гидраты начинают рассматриваться как потенциальный источник топлива. Постепенно выясняется их широкое распространение в океанах и нестабильность при повышении температуры. Поэтому сейчас природные газовые гидраты приковывают особое внимание как возможный источник ископаемого топлива, а также участник изменений климата.

Как следует из фазовой диаграммы гидрата метана, для его образования требуются низкие температуры и относительно высокое давление и чем больше давление, тем выше температура, при которой гидрат метана устойчив. Так, при О °С он стабилен при давлении порядка 25 бар и выше. Такое давление достигается, например, в океане на глубине около 250 м. При атмосферном давлении для устойчивости гидрата метана нужна температура около-80 °C. Однако, метангидраты всё же могут довольно долго существовать в условиях низких давлений и при более высокой температуре, но обязательно отрицательной – в этом случае они находятся в метастабильном состоянии, их существование обеспечивает эффект самоконсервации, – при разложении метангидраты покрываются ледяной коркой, что мешает их дальнейшему разложению. При увеличении мощности осадков в море и погружении или уменьшении мощности мерзлоты, гидрат метана распадётся и на небольшой глубине образуется газовый резервуар, из которого газ может прорваться на поверхность. Такие взрывы метановых месторождений, существующих в виде глобальных экскретов, действительно наблюдаются в тундре и иногда в морях.

Кстати, катастрофический распад гидрата метана предположительно считается причиной Поздне-палеоценового термального максимума – геологического события на границе палеоцена и эоцена, приведшего к вымиранию многих видов животных и изменению климата [95].

Процессом прорыва метана из морских залежей газовых гидратов можно объяснить таинственные исчезновения кораблей в Бермудском треугольнике и некоторых других местах Мирового океана. Дело в том, что при подъёме метана к поверхности вода насыщается пузырьками газа и плотность воздушно-водяной смеси резко падает. Её несущая способность уменьшается, корабль «проваливается», теряет плавучесть и тонет.

Ещё одним примером глобального экскрета могут служить залежи полезных ископаемых морского дна, имеющие космическое происхождение. Мировой океан занимает около 71 % земной поверхности. На его дне находятся разнообразные полезные ископаемые, и протекает интенсивный рудогенез (возникновение залежей). Вклад космического материала в океанические осадочные породы (например, накопление таких компонентов, как железо, никель, кобальт) морские геологи и геохимики связывают со значительными поставками на дно океана космической пыли [110], оседающей на дне в виде ила.

Многочисленные измерения, выполненные в различных лабораториях мира, показали, что глубоководные илы растут со скоростью примерно 1 миллиметр за тысячу лет. В масштабах существования нашей планеты такое казалось бы мизерное выпадение космического вещества даёт вполне ощутимые величины: ~1 метр осадков за 1 миллион лет и 1 км – за 1 миллиард лет.

Такие илистые образования находят практически во всех морях и океанах, а также нередко и в озёрах. Однако только глубоководные океанические конкреции залегают с большой плотностью (до 200 кг/м), образуя рудные поля, перспективные с точки зрения разработки полезных ископаемых. Конкреции имеют неправильную сферическую форму с диаметром 8 мм. Они предотавляют собой полиметаллические руды: кроме марганца и железа (основных своих компонентов) содержат много Ni, Си, Со, а также Pt (до 4 г на тонну) и другие металлы. Считается, что железомарганцевые конкреции занимают около 10 % площади океанического ложа. Их запасы составляют примерно 340 млрд. т. Таким образом, космические экскреты заметно пополняют Землю полезными сырьевыми ресурсами.

Захоронения углерода на дне океана в виде панцирей микроорганизмов и моллюсков, а также геологические образования, такие как месторождения нефти и угля, возникшие из растительных остатков, очевидно, также являются глобальными экскретами. С процессами их формирования можно ознакомиться в многочисленных литературных источниках, поэтому они здесь не приводятся.

Ещё одним примером глобального экскрета, появление которого предсказано задолго до его возникновения, являются «рудные тела» мусорных полигонов и свалок.

Некоторые мусорные (гарбологические) объекты – такие как крупные свалки и мусорные полигоны представляют собой многотонные скопления разнородных и разнофазных элементов, спрессованных силой тяжести и приобретающих со временем свойства некоторой осреднённой среды – сродни геологической среде. Современные представления о геологической среде [111,112], широко используются в настоящее время в науках о Земле.

Понятие "геологическая среда" по-разному трактуется у различных авторов в зависимости от направлений их исследований. Формулировки этого термина базируются на том, что геологическая среда это сложный объект природы, объективно существующий независимо от человека и его деятельности. Геологическая среда состоит из отдельных элементов – рельефа, горных пород, подземных вод, многолетней мерзлоты, а также природных процессов и т. д.

Основное свойство создаваемой на наших глазах геологической среды – гарбологической – это её многокомпонентность и крайняя неоднородность. Можно считать, что она состоит из бесчисленного множества элементов (горные породы, почвы, отходы человеческой деятельности, микроорганизмы, растворы, газы, элементы структуры, физические поля и т. д.). Все их в принципе невозможно учесть, да и в этом нет необходимости, так как многие из них не играют существенной роли применительно к рассматриваемой в данной работе проблеме. Поэтому с методологической точки зрения, необходимо ограничиться теми элементами, которые непосредственно оказывают влияние на объекты цивилизации. В общем, элементы гарбологической геологической среды можно условно разделить на четыре категории [113]:

– Твёрдая фаза; – Жидкая фаза; – Газообразная фаза; – Структурные элементы.

Элементы этих категорий испытывают между собой постоянное взаимодействие и взаимопревращение, которые собственно и определяют устойчивость и стабильность геологической среды, а также конечный состав возникающего глобального экскрета в виде залежи комплексного полезного ископаемого.