Факультет

Студентам

Посетителям

Ключ от тысячи дверей

Простой механизм дренажной оболочки многое объясняет в науках о Земле. Но гипотеза о дренажной оболочке — это гипотеза о некоем общем принципе формирования планетной коры. Были бы лишь подходящие условия, то есть температура, жидкое состояние растворов, проницаемые породы, и тогда такая же оболочка возможна не только на Луне, но по крайней мере и на Марсе.

Пока же рассмотрим, может ли дренажная оболочка объяснить такие факты и явления, которые не находят объяснения в существующих гипотезах.

Загадочная слоистость

И в ядре, и в мантии, и в коре земного шара имеются оболочки. И у каждой свое происхождение, свои свойства. Узнают о существовании всех этих слоев с помощью известных нам сейсмических волн. Например, скорость P-волн, которая под слоем Мохоровичича равна 8 километрам в секунду, постепенно растет с глубиной и на расстоянии 2900 километров от поверхности Земли достигает 14 километров в секунду. А затем сразу резко падает до 8 километров в секунду. Чем объяснить этот перепад? Считают, что здесь проходит граница между ядром и мантией. Глубже ее сейсмические S-волны не проходят, а раз так, значит, вещество, в котором они перемещаются, находится в жидком состоянии. Этот «жидкий» слой принадлежит внешнему ядру, которое, вероятно, состоит из железа.

Вода, безусловно, участвует в образовании не всех оболочек Земли. Однако есть основания предполагать, что рождением своим они во многом обязаны тому же механизму, который действует в дренажной оболочке, — циклическим фазовым превращениям веществ.

Новым в нашем рассмотрении роли воды в жизни земной коры, в создании ее оболочечного строения является то, что появление резких границ, на которых происходит изменение физических свойств и химического состава пород, связывается с фазовыми переходами у изотерм критической температуры воды. Конечно, совершенно естественным представляется и образование границ, связанных с фазовыми переходами других веществ.

Границы, вызываемые вертикальной циркуляцией восходящего пара и нисходящих растворов, проходят в любых породах и связаны только с температурами, до которых нагреты породы. Важно то, что границы являются, как это уже высказывали многие ученые, границами наложенными: они не имеют родственной связи с природой тех пород, в среде которых проходят. Ни состав пород, ни глубина залегания данного горизонта не определяют фазовых переходов воды в надкритическое состояние, и поэтому дренажная оболочка проходит и на глубине 5—7, и на глубине 50—70 и даже более километров.

В недрах Земли много различных химических соединений, легко подвергающихся фазовым превращениям. В принципе такие соединения могут накапливаться у своих изотерм так же, как это происходит с водой и водными растворами, — в критическом состоянии. Разные химические соединения и даже отдельные элементы могут взять на себя роль воды в таком механизме.

Вот, например, сера. Если Земля образовалась из вещества, сходного с метеоритным, то и состав этих веществ должен быть близок. Однако содержание серы в породах земной коры почти в 20 раз меньше, чем в метеоритах. Почему? Куда она девалась?

Идея дренажной оболочки поможет объяснить кажущееся исчезновение серы. Установлено, что на глубине 200—300 километров имеются условия, благоприятные для фазовых превращений серы. Там она испаряется, образовавшийся пар поднимается, конденсируется, и жидкая сера проникает вниз… Она в своем дренажном слое повторяет цикл, который проходит вода в нашей дренажной оболочке. Но физико-химические свойства серы намного отличаются от свойств воды. Поэтому и дренажная оболочка у нее толще (по приближенным подсчетам — до 90 километров). Вот там, вероятно, и «прячется» сера, которую недосчитывают ученые в коре Земли.

А вот другой пример, когда идея дренажной оболочки может оказаться плодотворной. Есть в недрах Земли оболочки, обладающие хорошей электропроводностью. Их называют С-слои, по ним ток проходит лучше, чем в соседних пластах. Вполне вероятно, что эти слои, обнаруженные на глубине 60—90 километров, окажутся изотермическими поверхностями критических температур растворов некоторых металлов. Может быть, это цинк или свинец мигрирует в таких слоях, переходя из газовой в жидкую фазу, «металлизируя» породы. Достаточно нескольких процентов этих элементов, чтобы вмещающие породы изменили плотность и обрели хорошую электропроводность.

Даже происхождение разграничительного слоя, отделяющего ядро от мантии, в принципе может быть объяснено с помощью идеи о дренажной оболочке. Действительно, обнаружено, что граница ядра Земли состоит из вещества, непроницаемого для поперечных сейсмических волн. Таким свойством обладают жидкости. В парожидком состоянии при температуре, близкой, как считается, к 1500°, может находиться, например, ртуть. Чем она хуже железа, которому можно составлять ядро? Ее критическая температура — 1450°. Общая мощность ртутного слоя, как показывают расчеты, может колебаться около 50 метров. Жидкий слой ртутных амальгам может отражать поперечные сейсмические волны и поставить заслон на пути их проникновения во внутреннее, твердое ядро Земли.

Клад железомарганцевых конкреций

Ежегодно, как было подсчитано, в недра земной коры суши проникает около одного килограмма воды на каждом квадратном метре, а всего в дренажную оболочку материков поступает 150 кубических километров, или 150 миллиардов тонн, воды. Вся она входит в оболочку в виде растворов минеральных веществ. Трудно назвать точную концентрацию растворенных веществ и их состав. Правда, эта вода не остается в дренажной оболочке, и на протяжении года ее столько же выходит в океан, сколько проникает сквозь сушу. Можно быть уверенным, что тот Солевой состав, который характерен для океана, совсем иной, нежели растворов, поступающих в дренажную оболочку. Ведь вся вода океана проходит через материковую кору в дренажную оболочку всего за 10 миллионов лет, а на протяжении миллиардов лет она прошла сотни раз. Поэтому из многократно выщелоченной коры суши вновь проникающие воды забрать могут не очень много растворимых компонентов. Они охлаждают и выщелачивают главным образом те породы мантии, которые в количестве 12 кубических километров ежегодно поступают в состав материков. Но эти растворенные вещества, как было показано, переносятся в кору океана и полностью остаются в тех 12 кубических километрах вещества осадочных пород, которые погружаются ежегодно сквозь кору океана в пределы мантии.

Охлажденные растворы, пройдя в океан, пополняют его солевой состав только теми соединениями, которые не выпали в коре и не прореагировали с ее породами. Считается, что соли воды океанов имеют разное происхождение. Одни из них принесены речными водами, другие выброшены из недр при извержении вулканов. Но кроме этих путей, как ясно из всего предыдущего изложения, надо учитывать и пути привноса различных солей, которые приходят с той водой, какая ежегодно проникает из дренажной оболочки сквозь кору в океан. Общее ее количество достигает 150 кубических километров, какая-то часть этого объема воды выбрасывается при вулканических извержениях, происходящих как на суше, так и под водой.

Большой практический интерес проявляется к отложениям железомарганцевых конкреций. Общее их количество в океанах приближается к 400 миллиардам тонн.

С точки зрения развиваемого представления о дренажной оболочке накопление огромных масс конкреций, содержащих соли различных элементов (в том числе редких и рассеянных), произошло в результате постоянного выхода растворов из дренажной оболочки в океан. Количество их в среднем составляет около трети литра и до полулитра в год на» квадратный метр. Просачиваются в океан они, конечно, неравномерно, а преимущественно там, где кора тоньше. Вероятно, и железо, и марганец присутствуют в этих растворах в виде растворимых двухвалентных соединений, но, поступая в воду океана, они под влиянием растворенного в морской воде кислорода переходят в нерастворимые трехвалентные соединения. Выпадая сначала в виде коллоидных взвесей, они захватывают с собой и элементы, содержащиеся в морской воде. О том, что конкреции образуются из растворов, поступающих из дренажной оболочки сквозь кору океанов, свидетельствуют и особенности их химического состава, и многочисленные случаи недавнего образования весьма крупных наращений железомарганцевого состава на орудийных стволах потонувших судов и на других частях кораблей.

Содержание основных элементов в конкрециях находится в строгой зависимости от содержания в них марганца. Чем больше марганца, тем больше содержание железа, кальция, никеля, фосфора и других ценных элементов. Количество железа в конкрециях Индийского океана ниже, чем в Тихом океане, но в обоих случаях увеличивается с ростом содержания марганца.

Химический состав растворов в этих районах весьма сложный. В составе железомарганцевых конкреций обнаружено свыше 30 элементов, в том числе кроме железа и марганца никель, медь, кобальт, фосфор и др.

В растворах, из которых образуются железомарганцевые конкреции, состав и соотношение радиоактивных элементов могут быть весьма различными. Именно поэтому при определении возраста конкреций по содержанию и изотопному составу радиоактивных элементов получаются самые неожиданные результаты. В сущности если конкреции действительно возникли из восходящих растворов, то они и ныне продолжают наращиваться и изменяться в составе, так как растворы из дренажной оболочки поднимаются непрерывно.

Нефть образуется сегодня

Происхождение нефти и сейчас еще во многом не объяснено. В итоге многолетних исследований победили сторонники гипотезы, из которой следует, что современные нефтяные залежи образовались из древних захоронений органического вещества. В осадочных толщах болот, морей и океанов копились останки растительных и животных организмов, и в определенных условиях они превращались в разные химические соединения, из которых в итоге и образовались скопления нефти и газа.

Сторонники же неорганического происхождения считают, что нефть либо накопилась в недрах при образовании Земли, либо образуется в мантии в результате взаимодействия паров воды с углеродсодержащими соединениями при высоких температурах и давлениях. Главным доводом в защиту такого происхождения нефти служит то, что нефть во многих месторождениях приходит в поверхностные слои через глубокие разломы в кристаллических породах, где, как принято считать, не могут находиться остатки растительного или животного происхождения. Поэтому «неорганики» обещают заманчивую для промышленников неисчерпаемость нефтяных ресурсов.

Неожиданное подтверждение органической теории можно найти с помощью представления о дренажной оболочке и о круговороте твердого вещества земной коры и мантии.

Ресурсы органического вещества в земной коре огромны. Размещено оно как в осадочных, так и в кристаллических породах, которые образуются в основном из осадочных в процессе круговорота.

Общее количество органического вещества на нашей планете в свое время интересовало В. И. Вернадского. Он писал: «Должно, следовательно, существовать простое числовое соотношение, еще неизвестное, между количеством свободного кислорода нашей планеты, ее биосферы и массой каменных углей, битумов и нефтей, карбонатов, в ней существующих».

Сейчас свободный кислород нашей атмосферы оценивается учеными как продукт фотосинтетической деятельности растений. Другие, не связанные с жизнью растений реакции дают ничтожные количества животворного газа. Между свободным кислородом планеты и всеми природными органическими соединениями существует числовая зависимость. Поэтому легко подсчитать запасы органического вещества, зная ресурсы свободного кислорода. Оказалось, что количество органики на нашей планете в тоннах измеряется числом с четырнадцатью нулями, оно в сотни раз превосходит все разведанные запасы горючих ископаемых.

Содержащие органику породы находятся в постоянном круговороте, проходя свой долгий путь.

Долгий! В этом слове заключена особенность природных процессов, преобразующих Землю. Если допустить, что в пределах дренажной оболочки и мантии бывшие осадочные породы, вмещающие органику, преодолевают средние расстояния из коры океана в кору суши протяженностью 1000 километров со скоростью 1 сантиметр в год, то длительность пребывания их там составит примерно 100 миллионов лет.

Даже такой ориентировочный расчет показывает, что у органического материала, опустившегося вместе с осадками в недра мантии, есть достаточное время для самых сложных химических превращений, особенно если учесть характерные для этих глубин высокие температуры, высокое давление, мощные катализаторы. Там рождаются нефть, газ, твердые горючие ископаемые. Процесс этот идет непрерывно, он так же «вечен» и постоянен, как речной снос и накопление органики в осадочных породах. Количество захороняемой в недра коры океана органики, если в морских осадках ее 1—2 процента, может дать ежегодно около 100—200 миллионов тонн горючих ископаемых. Но в осадках может быть и больше органики: ведь она не только сносится с материков, но и в больших количествах скапливается на дне при отмирании морских растений и различных организмов. Вся она может быть захороненной и пройти путь сквозь дренажную оболочку в мантию, а затем в кору суши. Правда, в настоящее время мировая добыча всех видов топлива за год подходит к 8—10 миллиардам тонн, тогда как пополнение составляет значительно меньшую величину.

Интересно, что круговорот веществ перекидывает мостик перемирия между двумя давно и упорно противоборствующими гипотезами. Защитники органического происхождения получают в этом случае нефть из глубин, из областей, расположенных преимущественно ниже поверхности Мохо. В мире гипотез, полном противоречий и противопоставлений, возникает участок согласия. Может быть, именно дренажной оболочке предопределено примирить и связать эти враждующие точки зрения? Важно то, что нефть образовалась в результате круговорота, и что процесс ее образования постоянен, и что главные ресурсы нефти могут находиться в слоях верхней мантии океанов, а не в коре континентов.

Итак, не только само существование континентов и океанов, но и образование горючих ископаемых — все это результат постоянно совершающегося в пределах земной коры круговорота веществ.

Особую роль в этих превращениях играет органическое вещество, заключающее в себе энергию Солнца.

Эта солнечная земная кора

Солнце для земной коры — «вечный» источник энергии. Неперечислимо велик список процессов, которые не смогли бы совершиться на Земле без участия солнечной энергии. Но ее действие не ограничивается земной поверхностью: она проникает в такие заповедные глубины, куда не пробраться прямым солнечным лучам. Переносчиком солнечной энергии служит органическое вещество планеты. За год на каждом квадратном метре суши образуется в среднем 1—1,5 килограмма растительного вещества, если учитывать только его безводную часть. С водой эта цифра возрастет в 4—5 раз. Растения и организмы отмирают, и продукты их распада становятся участниками великого круговорота. Заключенная в них частица солнечной энергии опускается в недра — к дренажной оболочке и глубже. Значение органического вещества для земной коры, оказывается, намного сложнее и многообразнее, чем можно было бы предполагать.

Существуют разные источники, тепла, обогревающие земную кору: внешний и внутренний — Солнце и тепло недр. Земля излучает свое внутреннее тепло в мировое пространство. И хотя это излучение не очень велико, каких-то 35—40 калорий с каждого квадратного сантиметра, но вся поверхность земного шара ежегодно теряет столько тепла, сколько его выделяется при сжигании. 25 миллиардов тонн угля. В космических масштабах это очень мало, и если бы Земля не получала солнечного тепла, а обогревалась только за счет «собственных резервов», то температура на ее поверхности была бы выше абсолютного нуля всего на 30° и равнялась бы —243° С. А вот от Солнца к Земле приходит на единицу площади земного шара почти в 7 тысяч раз больше тепла, чем его поступает изнутри. Это тепло и поддерживает в среднем на 250° более высокую температуру. Каждый год от Солнца приходит к Земле столько тепла, сколько его содержится в количестве тонн условного топлива, измеряемом числом с 14 нулями.

Между тем внутренний источник тепла на Земле иссякает, общее количество радиоактивных элементов вследствие их непрерывного распада сокращается, и за прошедшие 4 миллиарда лет выделение радиогенного тепла уменьшилось не менее чем в 4 раза. Эта потеря восполняется энергией Солнца, которую аккумулирует органическое вещество. А масса этого вещества на протяжении последних 3 миллиардов лет увеличивается из года в год.

Надо учесть также, что распределение радиоактивного тепла неравномерно. Под океанами его выделяется меньше, чем под сушей, причем в коре океанов его было бы еще меньше, если бы не горячие растворы, которые выносят из-под материков часть их тепла и вносят его в кору океанов.

Подсчеты показали, что для активной «жизнедеятельности» земной коры только радиоактивного тепла недостаточно, на помощь великому круговороту приходит солнечная радиация. Она включает в круговорот поверхностную воду и выступает главной причиной перемещения масс материкового вещества в океаны. Солнце, заряжая энергией растения, посылает ее вместе с водными растворами в глубь Земли. Там в условиях высоких температур и высокого давления органика как бы сгорает без доступа воздуха. В итоге из органического вещества образуются более обуглероженные горючие ископаемые: бурые и каменные угли, антрациты, сапропелиты, нефти и природные газы. Длящийся миллионы лет, этот процесс сопровождается постоянным выделением тепла, которое вместе с радиогенным теплом и подогревает земную кору, стимулируя круговорот. Таким образом, Солнце не только на поверхности, но и в земных глубинах продолжает обогревать Землю.

Истинно — Земля пронизана Солнцем. «Через живое вещество, — писал В. И. Вернадский, — энергия Солнца постепенно передается в более глубокие части планеты — ее коры».

Однако Солнце проникает в земные недра не только в форме «органических аккумуляторов». Существуют и неорганические вещества, помогающие солнечной энергии «осваивать» кору планеты на всех уровнях, от поверхности до мантии. Поглощенное на поверхности в одних химических реакциях, тепло Солнца освобождается в недрах при высоких давлениях и температурах в других химических процессах. Поглощается солнечное тепло и при разрушении пород, при их нагреве на поверхности Земли. Превращенная в пыль, порода переносится реками в океан, образуя осадочные породы, которые затем уходят в мантию и там преобразуются в новые, кристаллические породы. Этот процесс идет с выделением энергии: тепло Солнца с неорганическими осадками проникает в далекие глубины, в недра мантии.

Но как ни всемогуще Солнце, без участия воды ему не реализовать великий круговорот. Только вода со всем набором ее свойств — способностью, испаряясь, подниматься облаками и, вновь конденсируясь, падать дождем, растворять, переходить в глубинах в особое надкритическое состояние — создает условия для круговорота как энергии, так и вещества материков, океанического дна и верхних горизонтов мантии Земли. Значит, и в обогреве коры принимает несколько неожиданное, хотя и косвенное участие дренажная оболочка.

Почему не погибли деревья!

Казалось бы, к чему этот вопрос в нашей теме?

Циклы, циклы, циклы… Они тесно связаны между собой. Движение одного рождает движение другого, цепляется за третий, а вместе они создают весь механизм земной коры.

С великим круговращением твердого вещества связан и такой важнейший цикл, как круговорот углекислоты — двуокиси углерода. В нашей атмосфере над каждым квадратным метром земной поверхности находится всего лишь 4,6 килограмма двуокиси углерода. Это безмерно мало, если учесть «аппетит» потребителей. В тропиках на каждом квадратном метре поверхности почвы ежегодно вырастает несколько десятков килограммов растительности. А она, точнее, ее сухое вещество состоит преимущественно из углерода, поставщиком которого оказывается углекислота атмосферы. По подсчетам академика А. П. Виноградова, всю атмосферную двуокись углерода зеленые растения Земли должны были бы поглотить в течение 10 лет. Но она не исчезает уже миллионы и миллиарды лет.

Откуда же берутся дополнительные количества этого соединения? Дело в том, что углекислота воздуха находится в равновесии с той, которая растворена в океанах: чем выше ее потребление в атмосфере, тем значительнее поступление из воды. Но и в океанах запасы углекислоты не бесконечны, хотя их здесь и в 60 раз больше, чем в воздухе.

Однако существует еще один существенный источник: углекислота возвращается в атмосферу при распаде отмерших растений. Долгое время считалось, что образующейся при таком распаде углекислоты достаточно для покрытия расходов на фотосинтез.

Дальнейшие исследования показали иное. Из круговорота углекислоты ежегодно выпадают огромные массы углерода, которые образуют залежи горючих ископаемых. Сегодня в них содержится двуокиси углерода в 50 раз больше, чем в атмосфере и Мировом океане. Учтем также, что и организмы морей ежегодно расходуют огромные массы углекислоты на свои нужды. Дно океанов покрыто толщей из микроскопических панцирей, ракушек, кораллов, состоящих из углекислого кальция — карбоната кальция, — это миллионы и миллиарды тонн углекислоты, выпавшей на поверхность дна океанов в осадочных породах. Они постепенно погружаются в недра коры, проходят серию превращений в дренажной оболочке и далее проникают в мантию. Процесс накопления панцирей и ракушек идет на протяжении около 3 миллиардов лет. Он прочно «прячет» углекислоту.

Выходит, круговорот углекислоты происходит с потерями? Круг фотосинтеза вращается, но, вращаясь, как бы истирается, становится тоньше и меньше из-за потерь углекислоты атмосферы, накапливающейся в залежах карбонатов (соли угольной кислоты Н2СО3) и рассеянного органического вещества. Где тонко, там и рвется: когда-то вращение фотосинтеза должно было остановиться. Но оно не остановилось. Мало того — ничто не предвещает такого печального конца. Во всяком случае в обозримом для человечества будущем.

Итак, почему же не погибли деревья?

Можно считать, что здесь тоже сыграла свою положительную роль дренажная оболочка Земли. Она помогает возвратить в атмосферу недостающие количества двуокиси углерода. Напомним, что в надкритическом паре дренажной оболочки присутствует кремнезем. Поднимаясь от поверхности Мохо, он встречается с породами, содержащими углекислые соли, и вступает с ними в реакцию обмена CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2. Встреча двух потоков разрешается образованием газообразной углекислоты, которая в конце концов попадает в атмосферу. Так возвращается беглянка — углекислота, подвергающаяся временному заключению в карбонатных породах.

Есть еще один вероятный источник углекислоты — это рассеянное органическое вещество земной коры, которая буквально пропитана соединениями углерода биологического происхождения. При взаимодействии с окислами металлов углерод выступает как восстановитель, он отнимает кислород и превращается в углекислоту:

2Fe2O3 + C → 4FeO + CO2.

Уже на небольших глубинах породы земной коры химически восстановлены: часть кислорода в составе углекислоты изгнана из них постоянным и длительным воздействием органического вещества. Это неизбежно, если вспомнить, что в недрах много углеводородных газов, они легко перемещаются по трещинам, разломам и другим каналам и в порах, где соприкасаются с окислами металлов.

Деревья и вся растительность Земли не погибли потому, что круговорот вещества в водах через дренажную оболочку приводит к постоянному возврату углекислоты из самых, казалось бы, недоступных и потаенных захоронений.

Слуховые трубы океана

В последние годы в океанах Обнаружены слои воды, способные передавать звук на неожиданно большое расстояние. Американский геофизик М. Юинг взорвал в Атлантическом океане на глубине 1000 метров небольшой заряд тринитротолуола. Звуковая волна прошла огромные расстояния и была хорошо слышна за 5700 километров от места взрыва.

Эти слои воды получили название волноводов. Их особенностью является пониженная плотность, они работают как ловушка для звука. Благодаря полному внутреннему отражению звуковая волна перемещается, не уходит из слоя, пока ей хватает энергии. Или пока не нарушится структура самого волновода.

Обычно считается, что возникновение волноводов вызывается двумя причинами: повышением температуры слоя воды или уменьшением концентрации растворенных в ней солей. Однако такие объяснения не могут обосновать длительное существование волноводов. Напомним, что толщина волноводов незначительна, а значит, они подвержены различным возмущающим влияниям течений.

И вообще с чего бы слой более теплой воды или более легкой сохранял устойчивое положение на определенной глубине? Ему, по всем физическим законам, следует всплывать наверх, разрушая тем самым волновод. Что-то не сходится в этих объяснениях! Нужно искать иные, постоянно действующие причины.

По-видимому, ими могут быть глубинные газы.

В толще вод океанов постоянно рождаются, развиваются, а значит, и умирают мириады микробов, ракообразных, водорослей, рыб. Несть им числа! И вся эта органическая плоть дождем падает на дно и тут же подвергается переработке и разложению: анаэробные микробы-гробовщики не дремлют, а, разлагая растительные и животные остатки и разлагаясь сами, постоянно поставляют газы (двуокись углерода, метан, аммиак, сероводород и др.).

Но не следует, конечно, думать, что выделение их подобно освобождению газа из бутылки шампанского. Образующиеся при разложении органики газы в океане попадают в сложные условия. Прежде всего давление: при средней глубине океана 3,8 километра гидростатическое давление на его дне достигает 400 атмосфер. А критическое давление двуокиси углерода равно всего лишь 73 атмосферам. Выходит, что углекислого газа на морском дне нет, а есть жидкая углекислота, которая в воде растворяется значительно хуже, чем газообразная.

И как здесь не вспомнить В. И. Вернадского, писавшего о двуокиси углерода в морских глубинах:

«Ее критическая температура равна 30°, а критическое давление — около 73 атмосфер. Из этого ясно, что очень значительная часть биосферы лежит в поле устойчивости жидкой углекислоты и в том числе весь всемирный Океан — гидросфера! Уже при 0° и 33 атмосферах (330 метров глубины) углекислота (в чистом виде) легко превращается в жидкость. На морских глубинах ниже 730 метров (ниже критического давления) жидкая углекислота должна быть устойчивой, а не газообразной…»

Жидкая двуокись углерода легче воды. Поэтому ее капли все время всплывают. Но вверху их встречает граница перевоплощения. Примерно на глубине около 350 метров при 35—36 атмосферах жидкая углекислота превращается в газ. Обширный и протяженный слой воды в океане оказывается насыщенным мириадами пузырьков газа. Они-то сразу и уменьшают плотность этого слоя. Так образуется волновод, точнее, его нижняя граница.

А дальше — еще проще. Газообразная углекислота в отличие от жидкой хорошо растворяется в морской воде, и, поднимаясь, пузырьки ее уменьшаются в размерах, пока, достигнув определенного уровня, не исчезают совсем. Углекислота поглощается океаном. В этом месте располагается верхняя поверхность волновода.

Образование волновода в воде океана

Образование волновода в воде океана

Волноводы в океанах располагаются на разных глубинах в зависимости от температуры воды и концентрации солей в ней. В центральной части Атлантики они занимают 700-метровый уровень, а в северной части поднимаются к 100-метровому. Но решающее значение для глубины их расположения, по-видимому, имеет состав газа. Со дна океана поднимается не чистая углекислота, в ней обязательно есть примеси метана, аммиака, сероводорода. Они меняют физические свойства газа, а значит, и глубину размещения и толщину волноводов.

Допустим, из океанических глубин идет смесь, содержащая всего 50 процентов углекислоты. Для нее граница перехода из жидкости в газ будет лежать на глубине 700—800 метров, а не на глубине 350 метров.

Дренажная оболочка играет определенную роль и в образовании волноводов. Дело в том, что значительное количество растворимых газов в океан поступает именно через нее. В ней постоянно поднимается водяной пар, несущий в себе окись кремнезема, которая встречает опускающиеся осадочные породы, где много ракушек, содержащих углекислые соли. Взаимодействие (как мы уже писали) ведет к постоянному выделению углекислоты из дренажной оболочки вверх и в конце концов в воду океана.

Источник: С.М. Григорьев, М.Т. Емцев. Скульптор лика земного. Изд-во «Мысль». Москва. 1977

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: