Факультет

Студентам

Посетителям

Теплота тела Земли и структура этого тела

Современное преобладающее направление в тектонике, продолжая направление Зюсса, причину тектоники видит в термине и полагает, что динамика земной коры есть производное термики.

«Большая часть тектонических движений, — указывает В. В. Белоусов, — … обусловливается энергией радиоактивного распада, дающей радиоактивное тепло» (1948). С этим коренным положением современной тектоники мы не можем согласиться. В своем основном аспекте история геологии есть история постепенного уяснения гравитационного характера поля Земли или состояния ее пространства. В этом пространстве, как целом, сопоставляемом с другими состояниями пространства — кристаллическим, межпланетным, звездным и пр., согласно Клеро и Канту, как мы показали выше, действуют гравитационные силы, определяющие ее прочность и планетарность. В другом аспекте эту их историю мы можем рассматривать как историю постепенного освобождения геологии от идеи о большой роли внутренней теплоты в жизни планеты.

Не так давно Н. В. Белов (1952) напомнил, что около двух столетий назад источником всей энергии (в том числе и в органической природе) твердо считалось внутреннее тепло Земли. Растения извлекают из недр не только химические элементы, но и нужную энергию — «тепло». Бюффон, например, был озабочен тем, что для некоторых эпох жизни Земли поверхность последней должна была греть подошвы наземных тварей. При этих условиях ученые того времени, естественно, привлекали внутреннее тепло и к толкованию даже климатов.

H. В. Белов правильно указал, что одним из первых, кто резко подчеркнул несостоятельность таких положений, был Роме де Лиль, заговоривший о восстановлении Солнца «в своих правах» (1779). Во втором издании труда (1881), в котором Роме де Лиль это доказывал, он заглавие смягчил и стал говорить «о нулевом действии внутреннего тепла на планете». Белов отмечает при этом, что «как ни странно, но это положение оказалось мало доходчивым для большинства геологов и нашего времени…, так и в. Основах геохимии» В. И. Вернадского и в «Геохимии» А. А. Саукова утверждается, что лишь 1% материи на земной поверхности, а именно органика, имеет своим источником энергию Солнца, тогда как 99% прочей материи имеет источником энергии внутренние части Земли, ее огненножидкое ядро» (Белов, 1952). Излагаю данные о Роме де Лиле со слов Белова.

По современным воззрениям внутри тела нашей планеты нет центрального расплавленного ядра, а имеются три вида тепла: а) тепло распада радиоактивных элементов, сосредоточенное в определенном поясе, не очень глубоком по залеганию, б) тепло горючих ископаемых и в) тепло каолинового ядра преобразующихся в глубинах глинистых пород. Остановимся на характеристике этих трех видов тепла внутри Земли.

1. Тепло радиоактивное. Впервые на существование в самом веществе Земли источника земной теплоты указал Джоли.

Другой ученый Р. Стреет (лорд Рэлей) в 1906 г. показал, что количество тепла, выделяемого при радиоактивном распаде земных атомов, велико, но оно не распространено во всей толще земной коры в том количестве, как в доступных нам горных породах. Из наблюдений Стреета следовало, что радиоактивные элементы рядов урана, тория, актиния проникают в планету глубже немногих сотен километров (Стреет думал о 300 км).

В 1909 г. Джоли, опираясь на данные Стреета, пытался объяснить этим путем явления горообразования, вулканизма и т. п. Позже, в 1915 г., Хольме исчислил, что те количества радиоактивных элементов, которые мы наблюдаем в горных породах, не могут проникать глубже 50—60 км. В основном выявился факт концентрации радиоактивных элементов именно в земной коре, а не на большой глубине.

В работе 1925 г. Джоли попытался показать связь радиоактивной энергии с горообразованием, придерживаясь той точки зрения, что энергия эта связана не с кристаллическими решетками и не с молекулярными соединениями, а со свободными атомами, находящимися в состоянии рассеяния. Эту энергию Джоли, а вместе с ним Вернадский, считал совершенно достаточной для объяснения существования раскаленной водной алюмосиликатной кремнеземной магмы, нагретой до 1000—1200° (Вернадский, 1934).

Перейдем к теплу, создающемуся за счет лучистой энергии Солнца. Это именно мы имели в виду, когда говорили о том, что открытия Майера при его жизни не закончились.

Майер указал на роль живого растения, как «склада» тепловой энергии, получающегося за счет излучения. Только после него стало ясным, что подобная же энергия излучений образует запасы и в земной коре.

2. Энергия ископаемых растений. Мне неизвестны ранние работы по учету этого вида энергии в земной коре в естественном залегании горючих ископаемых. Можно лишь отметить, что в 1950 г. энергетик М. С. Григорьев сделал попытку учесть эту энергию. Отсылая интересующихся деталями к первоисточнику, мы отметим здесь лишь основную концепцию автора. Он писал, что «процесс превращения исходного вещества в различные горючие состоит в сочетании процессов постепенных количественных изменений, при которых все молекулы органического вещества претерпевают одно и то же превращение, и влияния процессов, меняющих качественную сторону органического вещества скачком и вызывающих этим переход горючего в другой класс горючих».

При образовании горючих ископаемых освобождается тепло и на глубинах оно отдается телу Земли. Далее процесс образования горючих ископаемых приводит к передаче энергии солнечного излучения глубинам Земли. «Органическое вещество является постоянно возобновляемым источником энергии». Количество выделяющейся при этом энергии автор считает очень большим, способным нагреть огромные толщи пород. Процессы эти протекают при большом участии воды, т. е. подземных вод.

3. Переходим к третьему виду тепла, которое под влиянием лучей Солнца накопляется в породах неорганического происхождения, хотя может быть с участием жизни и живого вещества. Картина накопления этого тепла сходна с картиной накопления тепла органического. Ее осветили для силикатных пород Лебедев и Белов.

Вернадский полагал, что каолиновое ядро — единственное алюмокремневое соединение образуется с поглощением тепла и представляет собой эндотермическое соединение.

Лебедев указал на неправильность этого представления и показал экзотермический характер данного соединения (1946). К идеям Лебедева присоединился Белов и внес свою лепту в освещение данного вопроса.

Лебедев и Белов полагали, что изменение атомного расстояния О, происходящее в глубинах, должно быть связано с изменением энергии, именно с ее освобождением. Наоборот, при превращении изверженных пород в метаморфические и осадочные последние должны насыщаться энергией. «Опускающиеся осадочные и метаморфические породы несут, таким образом, с собой значительные запасы свободной энергии…» (Белов, 1952). Этот процесс идет с потерей воды при превращении глин с каолиновым ядром в слюды, а затем в полевые пшаты.

Процесс этот есть нечто, аналогичное преобразованию на глубине углей. Осадочные и метаморфические минералы, таким образом, эндотермичны, изверженные — экзотермичны. Солнечная энергия в этом процессе проникает на значительную глубину при участии влаги.

Белов полагает, что этот процесс способен произвести глубокую переплавку пород, установить ту температуру, которую мы приписываем вулканическим очагам (1000—2000°) и обеспечить температурный градиент земной коры. Что касается процесса каолинизации, протекающего в больших масштабах на земной поверхности, то он сопровождается аккумуляцией энергии и поглощением тепла (Лебедев, 1946). Возможно участие жизни в этом процессе. Таким образом, на поверхности образуются соединения с большим запасом потенциальной энергии, чем в глубине (Лебедев, 1953).

Таковы те три вида тепла, которые должна учитывать тектоническая теория, если исходить из мысли, что тепло создает движение земной коры. Ясно, что одним радиоактивным теплом ограничиваться нельзя и нужно взять все виды тепла, сделав поправку к приведенному выше суждению В. В. Белоусова (1948). Принципиальной перемены эта поправка не вносит.

Разница оказывается лишь в том, что количество сложенного в виде запасов тепла оказывается больше, чем предполагалось первоначально. Это даже лучше. Ведь еще в 1939 г., учитывая только радиоактивное тепло, Вернадский сказал: «Можно считать эмпирическим обобщением, что количество рассеянной радиоактивной энергии земного вещества достаточно в верхних частях планеты для того, чтобы объяснить все движения твердых масс земной коры — орогенические и тектонические их выражения, все движения жидких и газообразных масс» (Вернадский, 1955).

Мне думается, что эти слова авторитетного ученого соблазнили многих, и в том числе Белоусова, на продолжение того же пути, по которому шло направление Зюсса и Гейма, т. е. пути освещения тектоники на основе термики. Еще до сих пор большинство геологов так объясняет тектонику. Сюда относится, в частности, радиомиграционная теория Белоусова, разработанная им в 1942—1943 гг.

В старой термальной теории Зюсса все было ясно или, по крайней мере, казалось ясным на уровне тогдашних знаний: ядро сжимается, кора оседает на это сжимающееся ядро. Но теперь этой ясности не г, ибо сжатия субстрата для создания тектоники недостаточно. Толкование процесса ищется «в глубоких зонах Земли, лежащих за пределами 70-километровой толщи»; «влиянию каких-то явлений, развивающихся на очень большой глубине в недрах планеты, как раз и обязана правильная периодичность тектонических явлений» (Белоусов, 1948, 1954). Говорить о каких-то неведомых причинах и неведомых явлениях и их привлекать к объяснению, значит ничего не объяснить. А именно так поступает Белоусов в своей радиомиграционной гипотезе.

В заслугу этой теории автор ставит то, что его гипотеза «предусматривает… простой случай развития интрагеосинклинали» (Белоусов, 1948). «Задачей этой теории автор считает учет и объяснение в максимально широкой степени… закономерности тектонических движений…». Что касается «предусматривания» гипотезой простого случая интрагеосинклинали, то это не значит, что в основных чертах гипотеза описывает то, что творится в геосинклинали, и отнюдь не объясняет, почему в том или ином месте создаются геосинклинали, а нужно именно последнее.

Думается, не случайно, что на тепле, находящемся на «неведомых глубинах» (выражение Белоусова), не удалось построить объясняющей тектонической теории. Это было совершенно неизбежно и не могло быть иначе. Ведь термальная тектоническая теория не дает путей для объяснения возникновения движений из того фонда тепла, который находится в Земле.

В. Л. Комаров в статье «Жизнь и творчество К. А. Тимирязева», напечатанной в предисловии к первому тому его «Избранных сочинений» (1948) привел излагаемое Майером мнение одного из его противников, что животная теплота передается животному по наследству. Майер говорит, что в награду за такое открытие можно было бы пожелать его автору «печку», которая передавала бы по наследству неистощимую теплоту своей прародительницы — «печки».

По поводу этих слов Майера можно вспомнить о том очаге, существование которого постулировали геологи внутри Земли для объяснения ее тектоники, землетрясений, вулканов и пр. В такой очаг верили в свое время Зюсс и его школа. Этот очаг в центре Земли давно ликвидирован, но забыть его геологи никак не могут и создали ему на смену другой очаг — периферический. И вот такой очаг сейчас возобновляют.

Но «наследственная печка», на которую сослался Манер, а позже Комаров, периферическая или центральная, создать горообразования, конечно, не может, ибо она всецело подпадает под схему того «самопорождения», которое отрицал Энгельс, вводя вместо него «толчок извне», когда говорил о геологии.

Если после сказанного мы отбросим термину, то должны будем отметить, что структуру и форму Земли в целом, в смысле размеров полярного сжатия и строения отсюда проистекающих горных структур, создают в первую очередь силы тяготения, а не силы нагрева периферических частей Земли радиоактивным, органическим и иным теплом. Последнее может играть только вспомогательную роль, которая не искажает основного хода процессов, создания структур силами тяготения.

Таким образом, пространстве Земли есть пространство планетарного поля тяготения, и мы можем констатировать, что в этом состоянии пространства рождаются и должны рождаться закономерности существования широтных критических параллелей +35 и +61°. Этот вывод обоснован всем предыдущим ходом развития геологической науки от Геттона и Канта через Дарвина и Энгельса до современности.

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



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: