Строение земного шара что там внутри. Каково внутреннее строение земного шара? Соотношение элементов в разных слоях

Строение руки Форма руки главным образом показывает силу физических страстей, однако по ней можно приблизительно судить и о душе человека, а также о свойствах его характера.Очень худая, узкая и деликатная рука указывает на бессильный, бесплодный темперамент и

20.2. Строение желания В созданном Творцом желании мы различаем пять ступеней, которые условно обозначаем как: Таково обозначение созданного Творцом желания, обозначение творения. Желание состоит из пяти частей, обозначаемых пятью буквами. Это не имя творения, а имя

Земля входит в состав Солнечной системы наряду с остальными планетами и Солнцем. Она относится к классу каменных твердых планет, отличающихся большой плотностью и состоящих из горных пород, в отличие от газовых гигантов, имеющих большие размеры и сравнительно невысокую плотность. При этом состав планеты обусловливает внутреннее строение земного шара.

Основные параметры планеты

Прежде чем узнать, какие слои выделяются в строении земного шара, поговорим об основных параметрах нашей планеты. Земля находится на расстоянии от Солнца, примерно равном 150 млн км. Ближайшее небесное тело - это естественный спутник планеты - Луна, который располагается на дистанции 384 тыс. км. Система Земля-Луна считается уникальной, так как является единственной, где планета имеет настолько крупный спутник.

Земная масса равна 5,98 х 10 27 кг, примерный объем - 1,083 х 10 27 куб. см. Планета обращается вокруг Солнца, а также вокруг собственной оси, причем имеет наклон относительно плоскости, который обусловливает смену времен года. Период обращения вокруг оси равен примерно 24 часам, вокруг Солнца - чуть более 365 суток.

Загадки внутреннего строения

До того как был изобретен метод исследования недр при помощи сейсмических волн, ученые могли делать только предположения относительно того, как устроена Земля внутри. Со временем ими был разработан ряд геофизических методов, которые позволили узнать о некоторых особенностях строения планеты. В частности, широкое применение нашли сейсмические волны, которые фиксируются в результате землетрясений и подвижек земной коры. В некоторых случаях такие волны генерируются искусственным путем, чтобы по характеру их отражений ознакомиться с ситуацией на глубине.

Стоит отметить, что данный метод позволяет получать данные косвенным путем, так как напрямую попасть в глубины недр нет возможности. В результате было установлено, что планета состоит из нескольких слоев, отличающихся температурой, составом и давлением. Итак, каково внутреннее строение земного шара?

Земная кора

Верхняя твердая оболочка планеты носит название Ее толщина варьируется от 5 до 90 км, в зависимости от типа, которых насчитывается 4. Средняя плотность данного слоя равна 2,7 г/см куб. Наибольшую мощность имеет кора материкового типа, толщина которой доходит до 90 км под некоторыми горными системами. Также различают расположенную под океаном, толщина которой доходит до 10 км, переходную и рифтогенную. Переходная отличается тем, что находится на границе материковой и океанической коры. Рифтогенная кора встречается там, где имеются срединно-океанические хребты, и отличается небольшой толщиной, которая достигает всего 2 км.

Кора любого типа состоит из пород 3 типов - осадочных, гранитных и базальтовых, которые отличаются по плотности, химическому составу и характеру происхождения.

Нижняя граница коры носит название в честь ее открывателя по фамилии Мохоровичич. Она отделяет кору от нижележащего слоя и характеризуется резкой сменой фазового состояния вещества.

Мантия

Данный слой следует за твердой корой и является самым крупным - его объем равен примерно 83% от общего объема планеты. Мантия начинается сразу после границы Мохо и простирается до глубины 2900 км. Данный слой дополнительно подразделяется на верхнюю, среднюю и нижнюю мантию. Особенностью верхнего слоя является наличие астеносферы - особого слоя, где вещество находится в состоянии низкой твердости. Наличием этого вязкого слоя объясняется перемещение континентов. Кроме того, при извержении вулканов жидкое расплавленное вещество, изливаемое ими, поступает именно из данной области. Верхняя мантия заканчивается на глубине примерно 900 км, где начинается средняя.

Отличительными чертами данного слоя можно назвать высокие температуры и давление, которые увеличиваются по мере нарастания глубины. Это обусловливает особое состояние вещества мантии. Несмотря на то что в глубинах породы имеют высокую температуру, они находятся в твердом состоянии из-за воздействия большого давления.

Процессы, происходящие в мантии

Недра планеты имеют очень высокую температуру, благодаря тому что в ядре непрерывно происходит процесс термоядерной реакции. Однако на поверхности сохраняются комфортные для жизни условия. Это возможно благодаря наличию мантии, которая обладает теплоизолирующими свойствами. Таким образом, тепло, выделяющееся ядром, поступает в нее. Нагретое вещество поднимается вверх, постепенно охлаждаясь, тогда как из верхних слоев мантии погружается вниз более холодная материя. Данный круговорот носит название конвекция, он происходит безостановочно.

Строение земного шара: ядро (внешнее)

Центральная часть планеты представляет собой ядро, которое начинается на глубине примерно 2900 км, сразу после мантии. При этом оно четко делится на 2 слоя - внешнее и внутреннее. Толщина внешнего слоя равна 2200 км.

Характерные признаки внешнего слоя ядра - это преобладание в составе железа и никеля, в отличие от соединений железа и кремния, из которых преимущественно состоит мантия. Вещество во внешнем ядре находится в жидком агрегатном состоянии. Вращение планеты вызывает движение жидкого вещества ядра, из-за чего образуется мощное магнитное поле. Поэтому внешнее ядро планеты можно назвать генератором магнитного поля планеты, которое отклоняет опасные виды космического излучения, благодаря чему на смогла зародиться жизнь.

Внутреннее ядро

Внутри жидкой металлической оболочки располагается твердое внутреннее ядро, диаметр которого достигает 2,5 тыс. км. В настоящее время оно все еще доподлинно не изучено, а относительно процессов, происходящих в нем, идут споры между учеными. Это обусловлено трудностью получения данных и возможностью использования только косвенных методов исследований.

Доподлинно известно, что температура вещества во внутреннем ядре не менее 6 тыс. градусов, однако, несмотря на это, оно находится в твердом состоянии. Это объясняется очень высоким давлением, которое не дает веществу перейти в жидкое состояние - во внутреннем ядре оно предположительно равно 3 млн атм. В подобных условиях возможно возникновение особого состояния вещества - металлизации, когда даже такие элементы, как газы, могут приобретать свойства металлов и становиться твердыми и плотными.

Что касается химического состава, в исследовательской среде до сих пор ведутся споры о том, какие элементы составляют внутреннее ядро. Одни ученые предполагают, что основными компонентами являются железо и никель, другие - что среди компонентов могут быть также и сера, кремний, кислород.

Соотношение элементов в разных слоях

Земной состав отличается большим разнообразием - в нем содержатся почти все элементы периодической системы, однако их содержание в разных слоях неоднородно. Так, наименьшую плотность, поэтому она состоит из наиболее легких элементов. Самые же тяжелые элементы находятся в ядре в центре планеты, при высокой температуре и давлении, обеспечивая процесс ядерного распада. Такое соотношение образовалось в течение определенного времени - сразу после формирования планеты ее состав предположительно был более однородным.

На уроках географии ученикам могут предложить нарисовать строение земного шара. Чтобы справится с этой задачей, нужно придерживаться определенной последовательности расположения слоев (она описана в статье). Если последовательность будет нарушена, или один из слоев упущен - тогда работа будет выполнена неверно. Также последовательность расположения слоев вы можете увидеть на фото, представленных вашему вниманию в статье.

Летом 1971 года молодой геолог по имени Майк Вурхис вел изыскания в заросшей чертополохом местности на востоке Небраски недалеко от его родного городка Орчард. Проходя по дну глубокого оврага, он заметил что-то белевшее наверху в кустарнике и поднялся взглянуть. Там он увидел прекрасно сохранившийся череп молодого носорога, вымытый прошедшими недавно сильными дождями.

А в нескольких метрах от него, как оказалось, находилось самое необычное захоронение ископаемых остатков, когда-либо открытое в Северной Америке: высохший водоем, служивший общей могилой многим десяткам животных - носорогам, зебровидным лошадям, саблезубому оленю, верблюдам, черепахам. Все погибли в результате загадочного катаклизма чуть менее 12 миллионов лет назад, в период, известный в геологии как миоценовый. В те дни Небраска располагалась на обширной жаркой равнине, очень похожей на Серенгети в нынешней Африке. Животных нашли похороненными под вулканическим пеплом трехметровой толщины. Загадка заключалась в том, что в Небраске никогда не было никаких вулканов.

Сегодня открытое Вурхисом место называется Эшфоллским парком захоронений ископаемых животных. Здесь есть новый центр для посетителей и музей с хорошо продуманными экспозициями по геологии Небраски и истории захоронений ископаемых животных. Центр включает лабораторию со стеклянной стеной, через которую посетители могут видеть палеонтологов, занятых очисткой скелетов.

Сначала считали, что животные были погребены живьем, и Вурхис в 1981 году в статье в National Geographic именно так и написал. «В статье место находок названо «Помпеями доисторических животных», - рассказывал он - Названо неудачно, потому что вскоре ученые поняли, что животные погибли не сразу. Все они страдали неким недугом, называемым гипертрофической пульмональной остеодистрофией, который возникает при вдыхании большого количества твердых абразивных частиц, а они, должно быть, вдыхали очень много, потому что на сотни миль вокруг слой пепла достигал толщины в несколько футов». Видимо, они приходили сюда на водопой, ища облегчения, а вместо этого в мучениях гибли. Пепел, видимо, погубил все. Похоронил под собой всю траву, покрыл каждый листок и превратил воду в негодную для питья бурую жижу.

В документальной программе «Горизонт» говорилось, что наличие такого количества пепла в Небраске явилось неожиданностью. На самом же деле о громадных залежах пепла в Небраске было известно давно. На протяжении почти сотни лет его добывали для изготовления хозяйственных чистящих порошков типа «Комет» или «Аякс». Но, как ни странно, никому не приходило в голову поинтересоваться, откуда взялся весь этот пепел.

Вурхис разослал образцы коллегам во все западные штаты с просьбой сообщить, нет ли у них чего-нибудь похожего. Несколько месяцев спустя с ним связался геолог из Геологической службы Айдахо Билл Бонничсен и рассказал, что пепел соответствует вулканическим отложениям у местечка Бруно-Джарбридж на юго-западе Айдахо. Явлением, которое убило животных на равнинах Небраски, было извержение вулкана невиданных ранее масштабов - такое, что покрыло трехметровым слоем пепла территорию на расстоянии за 1600 км от него, на западе Небраски. Оказалось, что под западной частью Соединенных Штатов находился гигантский магматический котел, колоссальный вулканический очаг, катастрофически извергавшийся примерно каждые шестьсот тысяч лет. Последнее такое извержение было чуть больше шестисот тысяч лет назад. Очаг остается на месте. Сегодня мы называем его Йеллоустонским национальным парком.

Мы поразительно мало знаем, что происходит у нас под ногами. Страшно подумать, что Форд стал производить автомобили, а Нобелевский комитет стал присуждать премии за долго до того, как мы узнали, что у Земли есть ядро. Да и идея, что материки плавают по поверхности, как листья кувшинок, стала общепризнанной меньше чем поколение назад. «Как ни странно, - писал Ричард Фейнман, - мы разбираемся в распределении вещества внутри Солнца куда лучше, чем во внутреннем строении Земли».

Расстояние от поверхности до центра Земли равно 6370 км, что не так уж много. Подсчитано, что если выкопать колодец до центра и бросить в него кирпич, то он долетит до дна всего за 45 минут (хотя в этой точке он будет невесомым, поскольку вся тяжесть Земли будет не внизу, а наверху и вокруг). Попытки продвинуться в направлении центра были поистине скромными. В Южной Африке один или два золотых рудника достигают глубины более 3 км, а глубина большинства шахт и рудников на Земле не превышает 400 м. Если бы планета была яблоком, мы бы даже не проткнули бы кожуру. На самом деле мы бы даже не приблизились к этому.

Чуть меньше ста лет назад самые осведомленные ученые умы знали о недрах Земли не намного больше шахтера - а именно, что на какое-то расстояние вы углубляетесь в грунт, а затем упираетесь в твердую породу, и на этом все. Затем в 1906 году ирландский геолог Р. Д. Олдхэм, изучая сейсмограммы землетрясения в Гватемале, заметил, что отдельные ударные волны проникали до определенной точки глубоко в Землю, а потом отражались под углом, словно встречали какое-то препятствие. Отсюда он сделал вывод, что Земля имеет ядро. Тремя годами позже хорватский сейсмолог Андрей Мохоровичич изучал диаграммы землетрясения в Загребе и отметил подобное необычное отклонение, но на меньшей глубине. Он открыл границу между корой и слоем непосредственно под ней, мантией. С тех пор эта зона известна как поверхность Мохоровичича, или, для краткости, Мохо.

Так мы начинали получать смутное представление о слоистом внутреннем строении Земли - правда, действительно весьма смутное. Только в 1936 году датчанка Инге Леманн, изучая сейсмограммы землетрясений в Новой Зеландии, обнаружила, что существует два ядра: внутреннее, которое мы ныне считаем твердым, и внешнее (то самое, что обнаружил Олдхэм), которое считается жидким и, как полагают, является очагом магнетизма.

Как раз примерно в то время, когда Леманн, изучая сейсмические волны при землетрясениях, уточняла наши начальные представления о внутреннем строении Земли, двое геологов из компании «Калтекс» в Калифорнии разрабатывали способ сравнивать одно землетрясение с другим. Это были Чарлз Рихтер и Бено Гутенберг, хотя по причинам, не имеющим никакого отношения к справедливости, шкала почти сразу стала известна по имени одного Рихтера. (Рихтер тоже здесь был ни при чем. Будучи скромным человеком, он никогда не называл шкалу своим именем и всегда ссылался на нее как на «шкалу магнитуд».)

Разумеется, шкала - это скорее понятие, чем вещь, произвольная мера колебаний Земли, основанная на измерениях, сделанных на поверхности. Она возрастает экспоненциально, так что землетрясение магнитудой 7,3 в 32 раза мощнее, чем землетрясение магнитудой 6,3, и в 1000 раз мощнее, чем 5,3.

По крайней мере, теоретически у землетрясений не бывает верхней границы, и уж коли так, то и нижней. Шкала просто служит мерой силы, но ничего не говорит о разрушениях. Землетрясение магнитудой 7 глубоко в мантии - скажем, на глубине 650 км, - возможно, не причинит никаких разрушений на поверхности, тогда как значительно более слабое, но на глубине 6–7 км, может вызвать огромные разрушения. Многое также зависит от характера залегания пород, продолжительности землетрясений, частоты и серьезности толчков, следующих за главным толчком, и от физического состояния пораженной землетрясением территории. Из всего этого вытекает, что самыми страшными не обязательно бывают самые сильные землетрясения, хотя сила, несомненно, значит очень много.

Землетрясения - явления довольно обычные. Ежедневно где-нибудь в мире происходит пара землетрясений силой 2 балла и больше - достаточных, чтобы находящиеся поблизости получили приличную встряску.Самыми распространенными типами землетрясений являются те, что возникают в местах встречи двух тектонических плит, как в Калифорнии вдоль разлома Сан-Андреас. По мере того как плиты напирают друг на друга, давление нарастает, пока одна или другая не уступит. Вообще говоря, чем дольше интервал между землетрясениями, тем сильнее сдерживаемое давление и тем больше вероятность, что встряска будет действительно сильной.

Поскольку мы не можем заглянуть внутрь Земли, чтобы узнать, что там находится, приходится прибегать к другим способам, большей частью изучать свойства волн, проходящих через недра. Кое-что можно узнать о мантии по образованиям, называемым кимберлитовыми трубками, в которых формируются алмазы. Происходит следующее: глубоко в недрах Земли случается взрыв, который со сверхзвуковой скоростью выбрасывает на поверхность, по существу, заряд магмы. Явление это абсолютно непредсказуемое. Кимберлитовая трубка может вырваться наружу у вас во дворе, когда вы заняты обычными делами.

Поскольку они вырываются с такой большой глубины - до 200 км, - кимберлитовые трубки выносят на поверхность такие вещества, которые обычно не найдешь на поверхности или вблизи нее: породу, называемую перидотитом, кристаллы оливина и - лишь изредка, в одной трубке из ста, - алмазы. С кимберлитовыми выбросами выходит много углерода, но большая его часть испаряется или превращается в графит. Только время от времени необходимая масса его выбрасывается в сочетании с нужной скоростью и временем остывания, что приводит к образованию алмазов. Именно такие трубки превратили Иоганнесбург в богатейший мировой алмазный центр.

Однако могут существовать другие, еще более крупные трубки, о которых мы не знаем. Геологам известно, что где-то по соседству с северо-восточной частью Индианы имеются свидетельства существования трубки или группы трубок, которые могут быть поистине колоссальными. В разбросанных по всему району местах находили алмазы до 20 карат и даже больше. Но никто не обнаружил их источник. Как отмечает Джон Макфи, он может быть похоронен под ледниковыми отложениями, наподобие мэнсонского кратера в Айове, или находится под Великими озерами.

Итак, что мы знаем о недрах Земли? Очень мало. В целом ученые сходятся во мнении, что мир под нами состоит из четырех слоев - твердой внешней коры, мантии из горячей вязкой породы, жидкого внешнего ядра и твердого внутреннего ядра.

Известно, что на поверхности преобладают силикаты; они относительно легкие и их недостаточно, чтобы обеспечить наблюдаемую среднюю плотность Земли в целом. Следовательно, внутри должно находиться более тяжелое вещество. Известно, что для образования нашего магнитного поля где-то внутри должен существовать плотный пояс металлических элементов в жидком состоянии. Это то, что является общепризнанным. Но почти все сверх того - как взаимодействуют слои, что определяет их поведение, как они поведут себя в будущем - представляется по крайней мере неопределенным, а чаще крайне неопределенным.

Даже видимая нами часть земного шара - кора, и та является предметом довольно громких споров. Почти во всех трудах по геологии говорится, что земная кора достигает от 5 до 10 км под океанами, около 40 км под материками и 65–95 км под крупными горными цепями, но в рамках этих обобщенных данных наблюдается множество озадачивающих отклонений. Кора под горами Сьерра-Невады, например, имеет толщину всего 30–40 км, и никто не знает почему. По всем законам геофизики Сьерра-Невада должна опускаться, словно уходить в зыбучий песок. (Некоторые считают, что, возможно, так оно и есть.)

Как и когда Земля обрела свою кору - вопрос, разделяющий геологов на два больших лагеря: на тех, кто считает, что это произошло внезапно в начале истории Земли, и тех, кто считает, что это происходило постепенно и несколько позднее. Теорию раннего внезапного возникновения в начале 1960-х годов выдвинул Ричард Армстронг из Йельского университета, посвятивший остаток своей научной деятельности борьбе с теми, кто не был с ним согласен. Он умер от рака в 1991 году, но незадолго до смерти «разразился бранью в адрес своих критиков на страницах австралийского геологического журнала, обвинив их в увековечивании вымыслов», писал о нем журнал Earth («Земля») в 1998 году. «Он умер озлобленным», - рассказывал один из его коллег.

Кора и часть наружной мантии вместе называются литосферой (от греческого «lithos», означающего «камень»), которая, в свою очередь, плавает на слое более мягкой породы, называемом астеносферой (от греческих слов, означающих «лишенный силы»). Но подобные термины никогда полностью не отвечают смыслу. Например, говорить, что литосфера плавает на поверхности астеносферы, - значит подразумевать определенную степень плавучести, что не совсем правильно. Подобным же образом неправильно представлять горные породы текучими, наподобие жидкостей на поверхности. Горные породы являются текучими, но лишь в том смысле, в каком текуче стекло. Этого, может быть, не видно глазом, но все стекло на Земле под неослабным влиянием силы тяжести стекает книзу. Выньте из рамы очень старое стекло в окне европейского собора, и оно окажется заметно толще внизу, чем вверху. Вот о такой «текучести» мы ведем речь. Часовая стрелка движется в десять тысяч раз быстрее «текучих» пород мантии.

Движения происходят не только по горизонтали, как перемещаются земные плиты по поверхности, но также вверх и вниз, как поднимаются и опускаются горные породы в вихревом процессе, известном как конвекция. Конвекцию как процесс впервые ввел в оборот эксцентричный граф фон Румфорд в конце восемнадцатого века. Шестьдесят лет спустя английский приходской священник Осмонд Фишер высказал предположение, что содержимое земных недр вполне может быть достаточно текучим, чтобы перемещаться. Но прошло очень много времени, прежде чем его идея обрела поддержку.

Примерно в 1970 году геофизики испытали изрядное потрясение, осознав, что там, внутри, происходят бурные, беспорядочные процессы. Как пишет в своей книге «Нагая Земля: Новая геофизика» Шавна Фогель: «Было похоже на то, будто ученые десятки лет изучали земную атмосферу - тропосферу, стратосферу и так далее, - а потом вдруг узнали о ветре».

С тех пор не утихают споры вокруг того, какой глубины достигает процесс конвекции. Одни говорят, что он начинается на глубине 650 км, другие - глубже 3 тысяч км. Проблема, как заметил Джеймс Трефил, заключается в том, что «имеются две группы данных из двух разных дисциплин, которые невозможно примирить». Геохимики говорят, что некоторые элементы не могут попасть на поверхность планеты из верхней мантии, а должны подняться из более глубоких недр Земли. Поэтому вещества верхней и нижней мантий должны, по крайней мере, периодически смешиваться. Сейсмологи же говорят, что этот тезис не находит подтверждений.

Итак, можно лишь утверждать, что, двигаясь к центру Земли, в какой-то не совсем определенный момент мы покидаем астеносферу и погружаемся в чистую мантию. Если учесть, что мантия составляет 82 % объема Земли и 65 % ее массы, она не удостаивается излишнего внимания, главным образом потому, что интерес ученых, да и вообще читателей лежит либо гораздо глубже (как в случае с магнетизмом), либо ближе к поверхности (землетрясения). Известно, что до глубины примерно 150 км в составе мантии преобладает вид горной породы, известной как перидотит, но чем заполнены остальные 2650 км, точно не известно. Согласно сообщению в журнале Nature, не похоже, чтобы это был перидотит. Ничего больше нам не известно.

Ниже мантии находятся два ядра - твердое внутреннее и жидкое внешнее. Не приходится и говорить, что наши представления о природе этих ядер носят косвенный характер, однако ученые способны сделать некоторые обоснованные предположения. Им известно, что давление в центре Земли весьма высоко - примерно в три с лишним миллиона раз больше, чем на поверхности, - достаточно, чтобы сделать любую породу твердой. Из истории Земли (а также по косвенным признакам) известно, что внутреннее ядро очень хорошо держит тепло. Хотя это лишь чуть более чем предположение, считается, что за четыре с лишним миллиарда лет температура ядра упала не больше чем на 110 градусов Цельсия. Никто точно не знает, насколько горячим является ядро Земли, но оценки колеблются от 4000 до более 7000 градусов Цельсия - это почти так же горячо, как на поверхности Солнца.

Внешнее ядро во многих отношениях изучено еще меньше, хотя все сходятся во мнении, что оно жидкое и что там находится источник магнетизма. В 1949 году Э. С. Буллард из Кембриджского университета выдвинул теорию, согласно которой эта жидкая часть земного ядра вращается таким образом, что, по существу, превращает его в электродвигатель, создающий магнитное поле Земли. Предполагается, что конвекционные потоки жидкости внутри Земли создают эффект наподобие тока в проводах. Что именно происходит - неизвестно, но довольно определенно полагают, что это связано с вращением ядра и с тем фактом, что оно жидкое. Тела, не имеющие жидкого ядра, например Луна и Марс, магнетизмом не обладают.

Известно, что напряженность магнитного поля Земли время от времени меняется: в эпоху динозавров она была в 3 раза выше, чем теперь. Также известно, что в среднем примерно каждые 500 тысяч лет оно меняет полярность, хотя за этим средним скрывается чудовищная степень непредсказуемости. Последняя перемена имела место около 750 тысяч лет назад. Иногда полярность остается неизменной миллионы лет - похоже, самый продолжительный промежуток составлял 37 миллионов лет, - а в другое время полярность менялась всего через 20 тысяч лет. Всего за последние 100 миллионов лет она менялась около 200 раз, и у нас фактически нет никакого представления почему. Факт этот назван «самым большим остающимся без ответа вопросом в геофизической науке».

Возможно, как раз в наши дни мы переживаем смену полярности. Магнитное поле только за последнее столетие ослабло примерно на шесть процентов. Всякое ослабление магнетизма, скорее всего, плохая новость, потому что магнетизм кроме крепления записок к холодильникам и надежной работы компасов играет важнейшую роль в поддержании нашей жизни. Во Вселенной полно опасных космических лучей, которые, не будь магнитной защиты, пронзали бы наши тела, превращая большинство наших ДНК в негодные лоскутья. Когда действует магнитное поле, эти лучи надежно отгоняются от поверхности Земли и собираются в стадо в двух зонах околоземного пространства, названных поясами Ван Аллена. Они также взаимодействуют с частицами в верхних слоях атмосферы, создавая чарующие световые завесы, известные как полярные сияния.

Наша неосведомленность в значительной мере объясняется тем, что ученые традиционно мало заботились о согласованности исследований того, что происходит на поверхности Земли и в ее недрах.

Что значит выяснить глубинное строение Земли? Необходимо узнать характер изменения основных характеристик вещества литосферы с глубиной: изменения структуры, энергонасыщенности и химического состава. Изучать необходимо именно вещество, потому что им сложен земной шар, а не просто отвлеченные геофизические параметры в виде скоростей сейсмических волн, различий магнитных свойств, плотности. Эти данные нужны для решения разных конкретных практических задач: сейсмическом районировании и других.

До какой глубины от поверхности литосферы можно изучать глубинное строение земного шара? Хотелось бы до центра нашей планеты. Но ограничения вызваны тем, что предстоит изучать структуру, энергонасыщенность и химический состав вещества каменной оболочки. Без получения вещества для анализа определить его структуру, энергонасыщенность и химический состав невозможно.

Следовательно, познание глубинного строения Земли возможно лишь до глубин, с которых удастся получить образцы проб для анализа. Сделать это можно до глубин видимой части литосферы, или порядка 15 км. Самые глубокие скважины так и не достигли глубины 13 км. Почти до такой глубины пробурена Кольская сверхглубокая скважина. Это реалии нашего времени.

Все, что изучается глубже интервалов возможного отбора проб вещества косвенными геофизическими методами по скорости сейсмических волн, измерениям электропроводности, силы тяжести, магнитных свойств - иными словами, снимающими физические характеристики вещества, должно обязательно заверяться образцами вещества с изучаемых глубин, т. е. интерпретироваться геологически. Если провести геологическую интерпретацию результатов геофизических исследований невозможно, нет смысла проводить эти работы для выяснения глубинного строения земного шара. Можно и нужно изучать характер изменения скоростей сейсмических волн от поверхности до центра планеты, плотностных и других особенностей, но это не будет познание глубинного строения Земли по веществу. По результатам таких измерений нельзя говорить о перидотитовой мантии, базальтовом слое земной коры, как и о земной коре, мантии и ядре в их вещественном выражении.

Глубинное строение литосферы начинается ниже ее поверхности. Геологическая карта показывает геологическое строение района на дневной поверхности. Недаром на геологической карте показывается возраст горных пород (обычно коренных), выходящих на поверхность. Чтобы выяснить геологическое строение объемное или на глубину, строятся геологические разрезы.

От дневной поверхности до нижней границы наблюдаемой части литосферы строение каменной оболочки земного шара следующее.

Основные законы сложения видимой части глубинного строения литосферы сформулированы в Главе II. Основные геологические законы. Суть их в том, что структура с глубиной делается все более крупнокристаллической, энергонасыщенность уменьшается, химический состав изменяется: уменьшается содержание с глубиной оксидов алюминия, железа, магния и кальция и увеличивается кремнезема. При образовании кварцита уменьшается до нуля присутствие не только оксидов алюминия, железа, магния и кальция, но и оксидов натрия и калия.

Следствия из этих законов. Ниже гранита и кварцита не могут быть горные породы с энергонасыщенностью большей, чем у гранита и кварцита. Ниже гранита и кварцита не могут быть горные породы с содержанием оксидов железа, магния и кальция больше, чем у гранита. Ниже гранита и тем более кварцита может быть вещество из оксида кремния.

История взглядов на глубинное строение Земли

Широкое развитие в Греции известняков, обусловивших проявление карста, привело к формированию многочисленных подземных пещер. Это позволило древним грекам говорить о наличии в Земле пустот и каналов. Такие представления о строении земного шара, распространенные на всю нашу планету, просуществовали до начала XIX в., или более двух тысяч лет.

В 1522 г. по завершению Эль Кано первого кругосветного путешествия, начатого Ф. Магелланом, была доказана сферическая форма нашей планеты.

Наблюдая в 1609 г. с помощью своего второго телескопа с увеличением в 32 раза Солнце, Г. Галилей (1564-1641) увидел на нем темные пятна. Они были приняты за свидетельства охлаждения светила, хотя протуберенцы, наоборот, указывают на активность Солнца, вспышки на нем. На основе этого умозаключения, полученного не при изучении земного вещества, Р. Декарт (1596-1650) в первой половине XVII в. предложил совершенно новое объяснение глубинного строения Земли, в основе своей сохранившегося до наших дней.

Он предположил, что Земля сначала была раскаленной звездой, как и Солнце, но небольшого размера. Поэтому остывание Земли происходило более быстрыми темпами, чем Солнца. Охлаждение привело к появлению на ее поверхности темных пятен. При дальнейшем остывании и взаимодействии частиц материи образовались другие оболочки. В центре земного шара, по Р. Декарту, находится огненное ядро, сложенное солнечным материалом. Оно окружено плотной оболочкой из вещества темных солнечных пятен. За ней расположена оболочка, в которой рождаются металлы. Выше находится водная оболочка, затем подземная полость (оболочка с многочисленными пустотами), наполненная воздухом. Самая верхняя поверхностная оболочка, окруженная воздухом.

Право на гражданство в геологии и вообще в естествознании представление Р. Декарта в виде гипотез плутонизма и Канта-Лапласа получило лишь через двести лет, так как в период своего становления резко не соответствовало религиозным представлениям о создании Земли и не было принято учеными.

К концу первой четверти XIX в. в естествознании утвердилось представление о возникновении Земли из раскаленной газообразной туманности, которое в настоящее время именуется гипотезой Канта-Лапласа. Вся внутренняя часть земного шара принималась расплавленной, сверху покрытой твердой корой охлаждения - земной корой мощностью до 10 миль (16 км). Земная кора разделялась на две части, лежащих одна на другой. Нижняя ее половина произошла из застывшего расплавленного материала, сохранившегося во внутренней части планеты. Она называлась огненной корой или плутонической. Сложена она плутоническими горными породами: гранитами, сиенитами, порфирами, гнейсами, мраморами, слюдистыми сланцами и др. Разрушение ее материала на дневной поверхности и снос возникших обломков в моря привело к формированию слоев глин, песчаников и известняков, образовавших наружную водную или нептуническую кору.

Между тем, еще полвека назад нептунисты тот же наблюдаемый разрез каменной оболочки земного шара от глин и песков на поверхности до гранита на глубине объясняли по-другому, противоположно плутонистам.

Занявший в 1775 г. кафедру минералогии в Френбергской “Горной школе” в Саксонии А.Г. Вернер (1750-1817) в место геологии - науки, заключавшейся в смелых гипотезах происхождения Земли, предложил новую науку - геогнозию, главная цель которой была в познании состава, строения и расположения минеральных толщ, составляющих видимую часть каменной оболочки земного шара. Однако отойти от общепринятой последовательности мышления: сначала происхождение Земли, потом ее строение, он не смог. Это видно по порядку перечисления задач геогнозии, указанных А.Г. Вернером.

Первоначально необходимо выяснить, какое отношение имеет Земля к другим небесным телам, и чем она является во Вселенной. Такое сравнение позволит сделать заключение о том, что произошло с нашей планетой за время ее существования с выяснением причин, происходивших с ней превращений.

Выяснить влияние органических (орудных) тел на твердую часть земного шара.

Выяснить влияние атмосферных тел на твердую часть земного шара.

Рассмотреть образующие (создающие) и разрушающие силы, действующие на земной шар, т. е. воду и огонь, и результаты действий этих сил.

Исследовать важнейшие естественные перемены, происходившие в разные времена с земным шаром, особенно в хронологическом порядке, т. е. которые из них были раньше, а какие позже.

В заключение необходимо подробно рассмотреть слагающие твердую часть земного шара горные породы. Изучение их должно вестись в том порядке, в каком они “по происхождению своему следуют”, что позволит разделить их по способу образования на различные типы.

С позиции индукции задачи естественно-научного исследования должны быть перечислены наоборот: сначала изучить состав и строение вещества литосферы, затем процессы, приведшие к формированию горных пород. Разделять же горные породы по происхождению вообще нельзя, потому что они не содержат признаков происхождения. Программа изучения каменной оболочки Земли, предложенная А.Г. Вернером, выполняется по настоящее время.

Рассматривая в природе последовательность напластования горных пород, слагающих твердую часть земного шара, нептунисты главное место в ней отводили глинистому сланцу, который вниз по разрезу постепенно превращается в слюдистый сланец, состоящий из кварца и слюды. Древнейший слюдистый сланец (лежащий ниже простого сланца) содержит уже и примесь полевого шпата. Посредством ее он переходит в гнейс, а тот в гранит полнокристаллического строения. Всем этим породам приписывалось химическое происхождение путем выпадения кристаллов из воды.

Кверху глинистый сланец постепенно переходит в сланец серой ваки - аргиллит, который и есть древнейшее из известных горных пород механического осаждения продуктов разрушения химических пород. О водном происхождении песков и глин сомневаться не приходится. Это можно наблюдать непосредственно в природе.

Делался общий вывод, что все наблюдаемые горные породы имеют водное происхождение. Отсюда и гипотеза нептунизма. Достоверно установлено, что верхняя часть известных на Земле отложений: глин, песков, песчаников, известняков, возникла из воды. Эти водноосадочные породы постепенно переходят в самые древние из известных образований, с часто наблюдаемым переслаиванием филлитов со сланцами и гнейсами. Между двумя такими толщами нет никакой границы.

Известный нептунист Д. де Вуазен писал, что ему никогда не приходилось проходить более нескольких миль по обнажению гранита, чтобы не встретить то в одном, то в другом месте перехода его в гнейс или слюдистый сланец. Почти во всех горных хребтах, продолжал Д. Де Вуазен, можно видеть как этот сланец, в свою очередь, переходит в глинистый (кровельный) сланец, в котором потом встречаются пласты каменного угля с отпечатками растений. Затем глинистый сланец начинает переслаиваться со слоями пород, содержащими остатки морских организмов. Видно желание не противоречить библейским мотивам, по которым Бог растения создал в третий день, а морских животных позже, в пятый день.

Древнейшими, или первичными нептунистами принимались граниты. Шотландский естествоиспытатель Дж. Геттон (1726-1797), занимаясь изучением прекрасно обнаженных разрезов Шотландии, усомнился в осадочном (водном) происхождении гранита. Сначала у него были теоретические рассуждения. Наблюдаемое беспорядочное расположение кварца, полевого шпата и слюды, слагающих гранит, не могло иметь место, если бы эта порода сформировалась путем кристаллизации солей из морской воды, как утверждали нептунисты. Растворимость в воде главных минералов гранита различна, поэтому в природе в этом случае должны были бы наблюдаться мономинеральные слои кварца, полевого шпата и слюды. Кристаллическая структура гранита из хаотически расположенных минералов свидетельствует об их кристаллизации из расплавленного материала. Следовательно, должны быть жилы гранита в вышележащих слоях.

Чтобы проверить свои теоретические построения, Дж. Геттон отправился в Грампианские горы исследовать “линию соединения гранитов и залегающих над ними наслоенных масс”. В Глен Тильте в 1785 г. он увидел разветвляющиеся от крупного тела красного гранита жилы, проходящие через черный слюдистый сланец и известняк. Подтверждение теоретических предположений о расплавленной изначальной природе гранита возбудило в Дж. Геттоне радость до того восторженную, что бывшие при нем проводники, по свидетельству его биографа, думали, что он открыл серебряную или золотую жилу.

Представлениям нептунистов о водном происхождении гранита был нанесен непоправимый удар. Расплавленная природа гранита проложила дорогу к следующей гипотезе геологии - плутонизму. Теоретической основой ему служила гипотеза Канта-Лапласа образования Земли из раскаленного огненного шара. По мере остывания земной шар сверху покрылся твердой корой охлаждения - земной корой мощностью около 10 миль (16 км). Находящаяся ниже внутренняя часть принималась расплавленной. Таким виделось глубинное строение Земли в первой половине XIX века.

Как видно, представления нептунистов и плутонистов на глубинное строение и происхождение слагающих земной шар горных пород были противоположными. Такое построение объяснений в науке не допустимо, нарушает одну из главных черт науки - приемлемость. Еще в 1913 г. Н. Бор сформулировал принцип соответствия, согласно которому всякая более новая (общая) гипотеза должна включать в себя старую гипотезу. Старая гипотеза получается из новой при определенных значениях определяющих ее параметров, т. е. является частным случаем новой (общей) гипотезы. Если же это не соблюдено, как видно на примере отсутствия преемственности плутонических представлений от нептунических, то новая гипотеза, в нашем случае - плутонизм, не имеет права на существование. Между прочим, естественно-научная модель геологии, рассматривающая лаву водно-силикатным раствором, а перекристаллизацию - переходом веществ в раствор, достижения им насыщения, в какой-то мере имеет общее с представлениями нептунистов.

Необходимо отметить, что гипотез в естественных науках вообще быть не должно. Об этом говорил еще И. Ньютон. Разговоры о гипотезах в естествознании являются отражением математического, дедуктивного в своей основе мышления: аксиоматические построения или эмпирические знания, затем наблюдения для поисков иллюстративного материала для их подтверждения. Нужно это для выяснения происхождения изучаемого, которое воспринимается таким, каким его видит исследователь. В принципе, это религиозные устремления.

Цель естествознания противоположная: в открытии законов строения и функционирования природных явлений и объектов, выведения следствий из них. Достигается это только индуктивным мышлением: от признаков объектов и явлений к понятиям, сравнение которых и приводит к закону. Законы не имеют исключений, а потому не допускают мнений или гипотез. Познание ведется путем создания моделей реального мира, не наблюдаемого людьми непосредственно органами чувств. Реальный мир - это абсолютная истина. Модель никогда не будет полным соответствием реальных явлений или объектов природы, поэтому вопрос о происхождении их не ставится. Нельзя выяснять генезис того, что не полностью выяснил.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что фактический (прошу запомнить, что не интерпретационный) материал таких наук как физика и сейсмология, не подтвердил геологических следствий гипотезы Канта-Лапласа, основанных на дедукции.

Прежде всего у физиков вызвала сомнение возможность образования твердой земной коры над расплавленной глубинной оболочкой. По данным С.Д. Пуассона (1781-1840), отвердевание первоначально расплавленной Земли должно было начаться с ее центра. Исходя из своих огромных размеров, Земля не могла сразу вся покрыться равномерно корой охлаждения, которая в любом случае должна была дробиться бурлящим первичным расплавом на отдельные глыбы. Появившиеся при остывании поверхности земного шара твердые глыбы, как более тяжелые, чем расплав, обязаны были опускаться вниз. На глубине они расплавлялись, понижая температуру внутренней части планеты. Постепенно последующие твердые глыбы достигали центра Земли, и оттуда процесс полного отвердевания распространялся к земной поверхности. Земная кора теоретически не могла возникнуть! Это изначально ложный, ненаучный термин, который, однако, применяется в геологии и сейчас, делая ее ненаучной. Поэтому в естественно-научной модели геологии термин “земная кора” не используется, кроме как в историческом плане.

О полностью твердом выполнении земного шара свидетельствовали данные физиков о влияние на него притяжения Луны. Выяснилось, что возникающие под воздействием Луны приливы и отливы проявляются не только в гидросфере, вызывая периодические колебания уровня моря, но и в твердой части планеты. Незначительные колебания земной поверхности от таких приливов указывали на большую упругость вещества земного шара, что было бы невозможно при жидком состоянии его недр.

Зародившаяся во второй половине XIX в. сейсмология показала, что от очагов землетрясений до глубин трех тысяч километров распространяются продольные (сжатия и растяжения) и поперечные (сдвига) волны. Поперечные деформации с нарушением сплошности среды возможны только в твердых телах. В жидкостях и газах они гасятся (с современных позиций из-за высокой энергонасыщенности газов, атомы в которых постоянно перемещаются со скоростями сотни метров в секунду, и жидкостях, в которых молекулы также не стоят на месте). Получалось, что расплавленной оболочки внутри земного шара нет, и говорить о земной коре, расплавленном ядре оснований не было. Но поступили вопреки этому.

Приняли, что Земля сначала была расплавлена, а потом остыла. Конечно, никаких оснований для такого умозаключения не было, а по современным данным (отсутствия дожизненного времени, наличия в самых древних породах возраста 4 млрд. лет остатков нитчатых водорослей, клетка от клетки, живое от живого) оно вообще ложное. Поэтому все следствия по глубинному строению нашей планеты из этого ложного представления противоречат законам физики и химии, являясь ненаучными.

Считалось, что еще на расплавленной стадии земное вещество разделилось по плотности. Вниз к центру планеты опустились тяжелые металлы, сформировав железо-никелевое ядро. Вверх, естественно, всплыли легкие элементы(кремний - силициум и алюминий - Si+Al), из которых возникла гранитная земная кора - сиаль. Промежуточное положение занимает сима (Si+Mg), представляющее собой базальтовой подкоровое вещество, из которого выплавляется базальтовая магма для извержений вулканов. Такие, используемые и сейчас термины: железо-никелевое ядро, сима и сиаль, были предложены в начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом (1831-1914). Им привлекались данные и по метеоритам.

Почему использовано слово “термин”, а не “понятия”? Применение понятия подразумевает наличие необходимых и достаточных признаков объектов, характеризующих свойства эти объекты. Приведите хотя бы один признак или свойство железо-никелевого ядра, симы или сиаля по их вещественному сложению. Их нет. Почему? Потому что в природе нет железо-никелевого ядра, симы и сиали. Действительно, уже при своем появлении термины “сима” и “сиаль” противоречили основам химии. Так как симу (базальт) поместили ниже сиали (гранита), то имели в виду, что магний тяжелее алюминия (кремний у них общий). Но плотность магния 1,7 г/см 3 , тогда как у алюминия она - 2,7 г/см 3 . Порядковый номер магния в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева 12, атомная масса 24,312, алюминия соответственно 13 и 26, 9815, кремния - 14 и 28,086. Самый тяжелый из них кремний. Его в граните 70%, а в нижележащем базальте всего 50%. Сплошные нелепицы.

Граниты были названы сиалью потому, что в них много алюминия, а в симе (базальте) его, стало быть, меньше. На самом деле все наоборот! В граните глинозема 14,30%, а в базальте на два с лишнем процента больше - 16, 48%.

В начале XX в. сима, помещенная под земной корой (сиалью), стала называться аморфным базальтовым слоем. Выделен он был в качестве источника энергии и вещества для вулканов. Считалось, что из базальтового слоя при понижении давления от трещины при землетрясении и возникает базальтовая магма. Однако, тогда же американский геолог Н.Л. Боуэн (1887-1956) показал, что трещина не может понизить давления вышележащих толщ, так как массу слоев не уменьшает. Расплав, оказывается, на глубине из энергонасыщенного базальтового слоя получить нельзя.

Второе возражение Н.Л. Боуэна против участия базальтового слоя в производстве основной (базальтовой) магмы было в том, что при частичном выплавлении вещества базальтового слоя химический состав полученного расплава был бы не базальтовым, а более кислым, например, андезитовым, с большим содержанием оксидов кремния и щелочных металлов и меньшим - тугоплавких оксидов магния, железа и кальция. Базальт можно было получить только мгновенным полным расплавлением базальтового слоя, что сделать невозможно. Поэтому, рассуждал Н.Л. Боуэн, коль базальтовая магма на глубине образуется, то ниже базальтового слоя должен лежать слой с большим, чем в базальте, содержанием оксидов магния, железа и кальция. Этому требованию отвечает перидотит - ультраосновная порода. Ниже базальтового слоя (непонятно для оставленного, потому что его выделили для получения базальтовой магмы, а получить ее из него нельзя), уже не нужного для получения базальтового расплава и потому включенного в состав земной коры (базальтовая магма поднимается ведь из-под коры), был выделен перидотитовый слой, слагающий верхнюю часть мантии.

Отчего же расплавлялся кристаллический перидотит? Ведь в нем потенциальной энергии меньше, чем в вышележащем аморфном базальтовом слое. Американский геолог Дж. Баррелл в 1914 г. ниже верхней мантии выделил астеносферу - зону высоконагретого полурасплавленного материала, т. е. полуготового расплава. Он и обеспечивал энергией возникающую базальтовую магму. Получалось, что перидотит как источник вещества и энергии для магмы по структуре кристаллический и в то же время полурасплавленный! Абсурд!

Выделение астеносферы свидетельствовало о возвращении к идее первичной природы расплавленного вещества в недрах земного шара, исповедовавшейся геологами в начале XIX в.

Таковым было становление общепринятого в настоящее время глубинного строения твердой части Земли из земной коры (гранитный и базальтовый слои), мантии, верхняя часть которой до астеносферы перидотитовая и ядра. Земная кора + верхняя мантия стали называться литосферой, т. е. каменной оболочкой, потому что ниже лежит пластичная астеносфера. Однако признаки литосферы не сообщались, потому что их нет, как нет земной коры и мантии в вещественном (геологическом) отношении. Если их выделяют по скорости сейсмических волн, то это в таком случае геофизические понятия. К геологии они отношения не имеют.

Земной шар в естествознании принято разделять на атмосферу - газовую оболочку, гидросферу - водную оболочку, биосферу - оболочку жизни и литосферу - каменную оболочку. Именно в таком понимании в естественно-научной модели геологии и используется понятие литосфера, как синоним каменной оболочки.

Но на этом абсурдные ситуации с общепринятым глубинным строением земного шара не закончились. В начале второй половины XX в. геологи, сравнив химические составы перидотита и базальта (что мешало это сделать раньше при предложении получения базальта из перидотита), увидели, что из перидотита получить базальт нельзя. В перидотите слишком мало алюминия, натрия, калия, бария, урана, тория и многих других химических элементов, чтобы при частичном его плавлении получилась базальтовая магма. В перидотите всего 4,72% Al 2 O 3 , 0,73% Na 2 O, 0,38% K 2 O, а в базальте их почти в четыре раза больше: 16,48%, 2,78% и 1,24%. Содержание же урана и тория в базальте на два порядка больше таковых в перидотите.

Исходя из представлений о выплавлении базальтовой магмы под корой, австралийский геолог А.Е. Рингвуд пришел к выводу, что перидотит является не источником базальтовой магмы, а служит остатком от выплавления ее из находящегося ниже слоя, имеющего примитивный первичный состав. Вещество этого гипотетического, никем не виденного слоя сложено пироксенами и оливином, и потому названо пиролитом.

Одним словом, чем глубже опустимся, тем меньше возникнет вопросов. Это не так, абсурдность все больше возрастает. Например, с выделением пиролита получилось нарушение физического закона: в гравитационном поле тяжелое вещество не может лежать выше более легкого. Разрез верхней мантии принимается следующим: перидотитовый слой и ниже его пиролитовый. Перидотит же является тяжелым остатком от пиролита, якобы покинутого более легким базальтом. В таком случае перидотит просто провалился бы в пиролит, и никакого перидотитового слоя верхней мантии не было бы.

Просвечивание земного шара сейсмическими волнами, возникающими при землетрясениях, подтвердило разделение каменной части нашей планеты на оболочки с разной скоростью прохождения сейсмических волн. Верхняя оболочка была идентифицирована земной корой, средняя - мантией. Центральную часть определили ядром.

Мощность земной коры на материках оказалась от 40 до 70 км, а в океанах всего 6-8 км. Нижней границей земной коры и верхней границей мантии принимается область скачкообразного возрастания скорости продольных сейсмических волн с 7,5 до 8,2 км/с. Эта область получила названия раздела Мохоровичича (Мохо, М), в честь югославского сейсмолога А. Мохоровичича (1857-1936), обнаружившего такое резкое увеличение скорости волн в 1909 г. (тогда Югославии еще не было). По скорости прохождения сейсмических волн земная кора разделяется на два слоя: нижний, со скоростями 7-7,5 км/с, и верхний, в котором значения скоростей в пределах 6-6,5 км/с.

Когда стали выяснять, в каких конкретно породах сейсмические волны имеют такие значения, оказалось, что в базальте скорость их 7-7,5 км/с, а в граните - 6-6,5 км/с. Получилось подтверждение ранее высказанного деления земной коры на нижний базальтовый и верхний гранитный слои (рис. 9). Скорость распространения сейсмических волн 8,2 км/с определена в перидотите.

Но базальт не может быть на глубинах 10-70 км. Он там перекристаллизуется в амфиболит, скорость сейсмических волн в котором большая, чем в базальте, а затем в гранит с меньшей скоростью. Не может под гранитом находиться и перидотит. Так что подтверждения сейсмологией (геофизикой) строения твердой части нашей планеты из земной коры с гранитным и базальтовым слоями на материках, базальтовым в океанах и перидотитовой верхней мантии кажущееся.

Рис. 9.

Рассмотрим, где по особенностям химического состава, структуры и энергонасыщенности в литосфере могут залегать тела аморфного базальта и мелкокристаллического перидотита? Для этого сначала приведем еще раз химический состав вещества слоистой оболочки, слагающего поверхность каменной оболочки, и гранита, наиболее глубинной, вместе с кварцитом, из непосредственно наблюдаемой горной породы.

Видно, что по мере погружения горных пород, сопровождающегося перекристаллизацией, химический состав их изменяется: уменьшается содержание оксидов алюминия, железа, магния и кальция, и увеличивается содержание оксидов кремния, натрия и калия.

Теперь сообщаю сведения по химическому составу базальта и перидотита.

Базальт с аморфной структурой и высокой энергонасыщенностью может находиться там, где в литосфере распространены аморфные горные породы, т.е. на ее поверхности. Действительно, базальт возникает и существует только на поверхности каменной оболочки. И по особенностям химического состава базальт должен залегать выше гранита и слоистой оболочки, потому что в нем больше, чем у них, содержание оксидов алюминия, железа, магния и кальция и меньше оксидов кремния и калия.

Тела перидотита как мелкокристаллической горной породы могут в литосфере находиться лишь среди тел мелкокристаллических пород, наиболее распространенные из которых кристаллические сланцы. Так оно и есть на самом деле, и нигде в мире не встречены тела перидотитов в гранитах. Химический состав перидотита специфичен из-за очень большого содержания оксидов магния и кальция, свидетельствующих, что образуется эта порода при освобождении поднимающегося базальтового раствора от излишков оксидов этих металлов.

Первая же проверка общепринятого глубинного строения литосферы на материках бурением Кольской сверхглубокой скважины не подтвердила его. Заложена скважина была в научных целях для вскрытия на глубине 7 км базальтового слоя, который, но геофизическим данным, в этом районе ближе всего находится от дневной поверхности. Скорость сейсмических волн там в горных породах определялась 7-7,5 км/с. В вышележащих породах она составляла 6-6,5 км/с - гранитный слой.

На самом деле вскрытый скважиной разрез оказался противоположным проектному: до глубины 6842 м распространены песчаники и туфы с телами долеритов (скрытокристаллических базальтов), а ниже - гнейсы, гранито-гнейсы и реже - амфиболиты.

Самое главное в результатах бурения Кольской сверхглубокой скважины то, что они не просто опровергают общепринятое мнение о строении верхней части литосферы, а то, что до их получения нельзя вообще было говорить о вещественном строении этих глубин земного шара. В то же время результаты бурения Кольской сверхглубокой скважины полностью подтвердили разрез видимой части литосферы из рыхлых и сцементированных обломочных и глинистых, а затем кристаллических пород, известный людям с середины XVIII в. (И. Леман, Дж. Ардуино, А.Г. Вернер и др.) и игнорируемый современной геологией. Именно такой разрез литосферы лежит в основе построения естественно-научной модели геологии.

Любой любознательный человек, решивший выяснить, что находится в центре Земли, будет расстроен. Ибо о том, что скрывает нутро нашей планеты, не ведает даже академическая наука. Версий насчет строения Земли — сколько угодно, а вот фактов, их подтверждающих, — увы, нет. Налицо разброд и шатания.

А потому некоторые ученые мужи даже склонны верить, будто наша планета внутри полая и обитаемая! Рассказать, как все обстоит на самом деле, согласился известный путешественник, геолог, руководитель экспедиции «Российский биоген» Александр Борисович ГУРВИЦ .

— Александр Борисович, так что же все-таки находится у нас под ногами?

— Парадокс, но ответить на этот вопрос не может никто из ныне живущих людей. Между тем проникнуть в истинную картину строения нашей планеты крайне важно. Ведь разгадка позволит ученым понять законы природных явлений, протекающих в глубинах Земли. А знание этих законов даст возможность заблаговременно прогнозировать природные катастрофы, потому как смерчи, землетрясения и цунами — это всего лишь эхо глубинных процессов планеты.

За последние 25 лет разгул стихии в том или ином виде затронул добрую половину жителей земного шара. Число погибших от природно-технических катастроф ежегодно увеличивается на 4,5%, пострадавших — на 8,5%, а экономических потерь — на 11%.

Сложность прогнозирования катастроф заключается в том, что все попытки проникнуть в глубь Земли не увенчались успехом: бурение прекратилось на глубине 3 км, дальнейшее продвижение стало невозможно из-за выбросов рудного газа. Метод глубокого бурения позволил проникнуть в недра Земли на 12,3 км, при том, что до предполагаемого центра оставалось еще целых 6300 км.

— А что помешало пробурить скважину до центра Земли?

— Попытки проникнуть под мантию Земли предпринимались, и не раз. Первые две сверхглубокие скважины были пробурены в штате Луизиана в Северной Америке. Прагматично опасаясь возможных нештатных ситуаций, руководители проекта оборудовали скважину обсадными трубами метрового диаметра, уходящими на глубину 1 км. А рядом с буровой возвели специальный бетонозавод, который в случае аварии подавал бы быстротвердеющий раствор в обсадную трубу.

До глубины в 9 км проходка скважины шла как обычно. Но дальше возникли проблемы: начали появляться признаки внутреннего давления, а буровой раствор «загазил» сероводородом. Бурильщики начали шутить, что они добрались до преисподней. И тут, будто в подтверждение их слов, с глубины 9,6 км из скважины повалила расплавленная сера. Проходчики начали терять сознание. К счастью, сработала автоматическая защита. Аварийные затворы закрылись. А бетонный завод обеспечил подачу спецраствора в обсадную трубу — скважину удалось закрыть.

— А наши ученые пробовали добраться до преисподней?

— Все эти эксперименты проходили в прошлом веке, и, разумеется, СССР не мог не ответить на вызов. Но и отечественных бурильщиков постигла та же печальная участь. Во время бурения скважины «Кумжа-9» на реке Печора в Архангельской области, несмотря на благоприятный прогноз геофизиков, с 7-километровой глубины из устья скважины неожиданно ударил мощный фонтан из газа, нефти и бурового раствора. Да так сильно, что бур просто влетел в зону аномально высокого пластового давления.

Трубы от буровой установки разлетелись в разные стороны. Начался пожар — вспыхнул факел высотой 150 метров. Приблизиться к скважине было невозможно. В результате факел удалось погасить лишь с помощью подземных ядерных взрывов. После тушения пожара на месте буровой появилась 76-метровая скала: это застыл и под воздействием огня превратился в керамику глинистый буровой раствор. Жаль, потом этот памятник снесли.

«Кумжа-9»

Из грифонов скважины №9 до сих пор сочатся нефтепродукты.

— Неужели никому так и не удалось проникнуть в недра Земли глубже, чем на 7-8 километров?

— Ну почему же? Самым поучительным для геологов, геофизиков и даже биологов стал пример сверхглубокой скважины на Кольском полуострове в районе поселка Никель. На так называемой СГС-3 был установлен непревзойденный до сих пор мировой рекорд бурения на глубину 12,3 км. Место для шахты выбирал специальный институт геофизики, а на самой СГС-3 в советские годы трудилось 520 человек. (Сегодня их осталось около 50.)

По предварительным данным, проходчики должны были поднимать на поверхность образцы, состоящие из базальта, и чем глубже, тем плотнее должен был быть минерал.

С учетом метеоусловий Заполярья над буровой вышкой соорудили закрытый чехол в виде колокольни высотой 102 метра. Все рабочие зоны буровой были автоматизированы и механизированы самым наилучшим образом, причем между всеми подразделениями была установлена телефонная и радиосвязь. А «колокольню» снабдили микрофонами.

До 7 км бурение шло в обычном режиме. Единственным «но» стало повышение температуры. Сюрпризы начались на глубине 7,5 км. Температура в забое, там, где бур непосредственно соприкасался с базальтом, возросла до 100 градусов, а плотность образцов, поднятых на поверхность, снизилась на 20%. Это совершенно определенно говорило о приближении к пустотам. Проанализировав образцы, геохимики обнаружили в них водород и гелий, а биологи — неизвестные бактерии. Поскольку бактерии были мертвы, их назвали аэрофобными, то есть боящимися воздуха.

Вдруг бур заклинило намертво. Тут же приступили к проходке второго ствола. И на глубине 8 км температура поднялась уже до 120 градусов. Базальт стал пористым, количество бактерий возросло и... снова авария. Но остановить бурение никто не решился, ведь речь шла о престиже государства. Вместо обычных стальных труб взялись использовать новые, изготовленные из высокопрочной стали, бур сделали из молибдена, зерна алмаза заменили на искусственный материал эльбор, который превосходил алмаз по огнеупорности, прочности и твердости.

Наконец седьмой по счету ствол скважины достиг глубины 12 240 метров.

И тут случилось необъяснимое. Ночью, когда рядом находились только дежурный инженер, механик и электрик, бур снова заклинило. Станок замолчал, и наступившую тишину нарушил странный шум из скважины. Что-то очень быстро поднималось по стволу из глубин Земли на поверхность.

Неожиданно раздался легкий хлопок, и из обсадной трубы вылетело... нечто. Каждый из трех свидетелей этого события увидел что-то свое: тень, кошку и летучую мышь. При этом непонятное существо громко ругалось матом, поднялось по спирали до верха буровой колокольни, а затем, спланировав обратно вниз, юркнуло в скважину.

— Может, людям просто что-то пригрезилось из-за переутомления?

— Все можно было бы списать на галлюцинации, если бы не микрофоны, записавшие происшествие от начала до конца. Об этом неординарном событии сообщили по радио «Маяк», а в газете «Труд» появилась небольшая заметка, описывающая инцидент. И заметьте, все это происходило в СССР в 1980-е годы! Кстати, все желающие могут прослушать эту «запись преисподней» — она выложена на специальном англоязычном сайте в Интернете.

— К сожалению... ничего. Бригада проходчиков была расформирована, а все регистрационные записи отправлены в Гохран. До 1992 года на СГС-3 еще пытались продолжать бурение, но пройти дальше отметки 12 262 м. так и не удалось.

— Но почему всех исследователей земных глубин преследуют неудачи, где кроется корень зла?

— Во всех случаях сверхглубокого бурения проходчики действовали грамотно и профессионально. Ошибка крылась в изначально спорной гипотезе об устройстве земных недр. Ведь, по сути, научно-инструментальное изучение строения Земли началось лишь в начале XX века — с развитием науки сейсмологии и с изобретением сейсмографа, фиксирующего колебания земной поверхности.

Американские ученые Г. Ф. Рид и X. Рейд поспешили применить это новое слово техники на практике. И в результате долгих наблюдений и многочисленных опытов пришли к выводу, что на поверхности Земли залегают легкие породы, а в глубине — тяжелые.

— Выглядит логично.

— Да, такая научная трактовка строения верхних слоев земного шара очень понравилась геологам, минерологам и петрографам. И тот факт, что образцы горных пород доставлялись в лаборатории Рейда из шахт глубиной всего 300 метров, никого не смутил. Глубже тогда все равно никто не заглядывал.

— Неужели все согласились с утверждением американцев и никто из ученых даже не попытался оспорить его?

— Такие ученые, разумеется, были. Один из них — всемирно известный академик Владимир Обручев. Он разработал теорию полой Земли. Но к тому моменту концепция Рейда — Рида намертво утвердилась в геологии. Так что Обручев смог рассказать о гипотезе лишь на страницах своего романа «Плутония», очень, кстати, популярного в СССР. Так вот, согласно Обручеву, Земля — это не однородное тело, а полый шар, внутри которого в невесомости плавает карлик — маленькое солнце, по плотности превосходящее базальт в сотни тысяч раз!

— Да, но из школьного курса географии мы все знаем, что ядро Земли состоит из железа и никеля, создающих вокруг планеты магнитное поле...

— Да, этому и сегодня учат в школе. Однако в вузах профессора добавляют, что в ядре происходят еще и ядерные реакции, которые по идее должны разрушать магнитное поле. Получается, Земля — остывающий и успокаивающийся шар, а периодически происходящие извержения вулканов и землетрясения — это последние конвульсии планеты.

— Значит, Обручев ошибался?

— Как раз наоборот. Он был близок к разгадке тайны ядра Земли, как никто другой! Впрочем, надо признать, что теория полой Земли не нова. В XVII веке ее уже озвучивал Эдмунд Галлей, утверждавший, что наша планета представляет собой три вложенные одна в другую сферы, которые вполне могут быть заселены. А в XVIII столетии величайший математик всех времен и народов Леонард Эйлер, решая уравнения небесной механики, вычислил, что Земля — полая.

— А какая версия кажется вам наиболее интересной?

— До получения результатов, проверенных опытным путем, говорить о чем-то определенно нельзя. Но, с другой стороны, сегодня уже ясно, что современные фундаментальные теории вызывают больше вопросов, чем ответов. И все же наиболее привлекательной выглядит теория немецкого физика и геолога Петра Поля, много лет пытавшегося создать единую теорию зарождения и развития Земли.

Его версия выглядит так. Изначально существовала некая энергоинформационная сфера. Вокруг нее сформировался каркас, на котором впоследствии произошел синтез материи, появилась магма, и планета обрела тело. Дальнейшее развитие Земли шло по принципу многослойного пирога. Сначала образуются атмосфера и земная кора, разделенные пустотой. Далее следует внутренняя мантия, за ней внешняя, потом снова земная кора, где мы с вами живем, и снова атмосфера.

Самое занимательное, что на внутренних слоях вполне могут находиться горы, реки, леса, залежи полезных ископаемых. А самих этих слоев может быть несколько. Так что легенды о гномах, ушедших под землю, вполне могут оказаться реальностью. Кстати, версия Поля очень органично вбирает в себя множество теорий строения планеты — как западных, так и отечественных. Поль даже предложил идеальные места для бурения входов во внутренние слои Земли. По его мнению, они находятся в районе Северного полюса, где слой магмы или очень мал, или отсутствует вообще.

— И все же каков на сегодня вердикт ученых: что Земля таит внутри себя?

— Не так давно — в 1990-х годах — в физике появилось новое направление — эфиродинамика, рассматривающая эфир как следующий после элементарных частиц уровень организации материи. Эфир, как известно, был «отменен» физиками-теоретиками в начале XX века — и напрасно. Потому как с точки зрения новой науки эфир — это реальный газ, который можно и нужно изучать, и многое таким образом удастся объяснить.

Согласно последним разработкам в эфиродинамике, наша планета находится в постоянном энергоинформационном обмене со Вселенной. Уже доказано, что к Земле со всех концов космоса летит свет от звезд, который преобразуется солнечными батареями в электрическую энергию. Вместе с ним к нашей планете идет поток протонов, или протонный газ, который ученые называют эфирным ветром. По разломам в земной коре, по трещинам в литосфере он проникает в чрево Земли, и она... растет!

Ее вес, по некоторым данным, увеличивается на 500 тонн каждую секунду. Разумеется, за счет этого растет и расстояние между материками. Доказано, что каждый год Америка уплывает от Европы на два сантиметра. Поэтому поклонники эфиродинамики убеждены, что Земля внутри наполнена плотным эфиром и пустотела.

А вот ближе к поверхности из плотного эфира формируется плазма — осколки атомов, образующие плазмосферу, та, в свою очередь, создает минералы, плавающие в магме или мантии. Ну а дальше — в полном соответствии со школьной программой — идут плиты литосферы, на которых мы с вами и живем.

Беседовал Дмитрий СОКОЛОВ