Николай Непомнящий - 100 великих рекордов стихий

Поверхность Мохоровичича – нижняя граница дренажной оболочки. Выпадение в осадок веществ, состоящих из тяжелых элементов, уплотняет породы на этом уровне. У верхней границы дренажной оболочки накапливаются вещества, которые лучше переносятся паром, например кремнекислота. Так возникает граница Конрада.

Критические температуры есть у всех соединений. Это рубежи для них. Жидкие растворы тех или иных элементов не опускаются ниже, а переходят а парообразное состояние.

Критическая температура серы – 1040 °C. Предполагается, что так нагреты породы на глубине 100–200 километров. Именно здесь обнаружен волновод – слой, по которому сейсмические волны распространяются, не рассеиваясь. Может быть, волновод на этой глубине представлен слоем серы? Тем более что в земной коре ее мало – 0,1 %. А в каменных метеоритах (их считают сходными по составу с первоначальным веществом Земли) содержание серы достигает 2 %. Если серы в земном веществе также было 2 %, то она, собравшись в волноводе, могла образовать слой толщиной до 85 километров.

Ядро Земли непроницаемо для определенного типа сейсмических волн. Это свойство жидкостей; неудивительно, что есть предположение о существовании жидкого слоя на границе между мантией и ядром. Вероятнее всего, что это слой ртути, критическая температура которой 1450 градусов. Предполагается, что на глубине 3470 километров температура достигает этого уровня. Общее количество ртути в Земле достаточно для того, чтобы образовать на границе ядра и мантии слой мощностью до 55 метров. Распространенная гипотеза о железном ядре Земли согласуется с предположением С. Григорьева. Железо в центре земного шара находится в газовом состоянии. Сжатое газообразное ядро должно обладать одинаковыми свойствами по всем направлениям, что и подтверждают сейсмические наблюдения – продольные сейсмические волны пересекают центральную часть Земли с одинаковой скоростью.

Различные вещества накапливаются там, где господствуют критические для них температуры. Они могут играть роль флюсов, которые снижают температуру плавления вмещающих пород. Расплавленные породы – менее плотные, чем твердые. Они попадают под действие механизма так называемой зонной плавки – медленно, но верно поднимаются кверху.

Зонная плавка, по мнению академика А.П. Виноградова, привела к дифференциации вещества Земли. Она дает наибольший эффект, когда повторяется многократно. Именно флюсы способны раз за разом вызывать появление расплавленных зон: накопление вещества у рубежа с критическими температурами происходит непрерывно. С помощью дренажной оболочки можно объяснить различие материковой коры и океанической. Осадочные породы, слой гранитов, затем базальтов – таков разрез материковой коры. Под океанами граниты, как правило, отсутствуют, осадочные породы лежат прямо на базальтах. Поэтому когда на суше встречают необычно мощные толщи базальтов, то говорят об океанизации коры. Это наблюдается на Восточно-Сибирской низменности, где базальтовый покров занимает 1 млн кв. км, в Исландии, Индии, Америке.

Напротив, признаки гранитизации на дне морей и океанов указывают на континентизацию.

Граниты – кислые породы, в них много кремнезема и мало соединений кальция, железа, магния. Базальты – основные породы. Для того чтобы граниты превратились в базальты и наоборот, нужен обмен химическими элементами. Вспомним, что у верхнего рубежа дренажной оболочки – у раздела Конрада – концентрируется кремнезем. Здесь проходит подошва гранитного слоя. У нижней границы дренажной оболочки – у поверхности Мохоровичича – происходит накопление кальция, железа, магния. Здесь кончаются базальты, ниже залегают породы верхней мантии.

Обмен элементами действительно совершается – с помощью дренажной оболочки!

Раздел Конрада служит пограничной полосой – все, что попадает выше него, превращается в граниты, все, что ниже, – в базальты. Поверхность Мохоровичича – граница преобразования базальтов в породы верхней мантии и наоборот.

Отсюда следует, что расположение дренажной оболочки выше или ниже по отношению к поверхности Земли определяет мощность земной коры. Под материками она больше, потому что там происходит усиленный отбор тепла. Вода континентов просачивается вниз в большом количестве и под большим давлением, которое зависит от величины водяного столба. Вода охлаждает недра. Слои, где температура становится критической для воды и ее растворов, залегают довольно глубоко – на 40, 50 и даже 70 километров. Там же оказывается дренажная оболочка. Она формирует толщи базальтов и гранитов – ту материковую кору, которую мы встречаем под осадочным чехлом континентов.

Чем выше горные системы материков, тем больше напор уходящей вниз воды, тем толще здесь земная кора. Но если напор и проникновение воды уменьшаются, то кора становится тоньше. Дренажная оболочка поднимается ближе к поверхности. И совсем близко она подойдет к ней, когда в данное место придут из глубин горячие растворы. Поэтому гранитов нет в океанической коре – им просто негде возникнуть. Верхняя часть дренажной оболочки сузилась, ее нижняя граница поднялась до глубины 7–8 километров, а верхняя попросту отсутствует. Отсутствует раздел Конрада, минуя который вещество превращается в граниты или в базальты. И действительно, он под океанами нигде не встречен.

Для образования гранитов необходимы кремнезем, доставляемый восходящими водяными парами, и соединения, богатые кальцием, магнием и железом. Их выносят нисходящие водные растворы. Встречное движение происходит только в коре материков, в коре океанов пары и водные растворы движутся вверх.

Подведем итог: кора суши образовалась в результате взаимодействия литосферы с нисходящими нагревающимися растворами, кора океанов – с восходящими охлаждающимися растворами.

Дренажная оболочка, как мы видим, свободно перемещается вверх или вниз в недрах Земли – ее положение зависит от перераспределения тепла на глубине. Работа этой оболочки в течение миллиардов лет сформировала ту земную кору, историю которой мы сегодня стараемся выяснить. Но началась работа не сразу – молодая Земля, по-видимому, была одета в кору одинаковой мощности.

Предположим, что градиент температуры мало изменился за прошедшие миллиарды лет. Тогда, в далекие времена, до 450 °C нагревались слои на глубине 16 километров. Здесь пролегала граница Мохоровичича. Мощность первоначальной коры 16 километров. Сейчас она равна 37 километров на суше, 7 километров – под океанами. Выходит, что за прошедшие тысячелетия кора под континентами опустилась на 21 километр – это мощность охлажденных пород. Приведенный расчет – одно из многих подтверждений, убеждающих в существовании дренажной оболочки.