С. В. Полный текст главный закон развития Земли термосатуродинамика. М., Издатель Шумилова И. И., 1998. 208с. Isbn 5-89784-008-3 Книга
| Вид материала | Закон |
- Корецкий Данил Аркадьевич. М. Эксмо-Пресс, 1998. 452с. (Черная кошка). Isbn 5-04-001057-5, 504.98kb.
- Концепция развития металлургической промышленности России до 2010г. Полный текст доклада, 265.26kb.
- Анкета участника международной научно-практической конференции «актуальные проблемы, 62.51kb.
- Книга является третьим, переработанным и дополненным изданием справочника по инфузионно-трансфузионной, 2155.54kb.
- Полный курс Джек Швагер Перевод с английского, 3464.66kb.
- Рамочный текст книги, 192.3kb.
- Полный курс Джек Швагер Москва 2001, 2909.89kb.
- Т. М. Шумилова Главный специалист Управления федеральной государственной, 185.93kb.
- Т. М. Шумилова Главный специалист Управления Федеральной государственной службы, 287.07kb.
- Федеральный Закон «Об электронной цифровой подписи», 191.26kb.
МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ
1. ОТЛОЖЕНИЕ СОЛЕЙ В МЕХАНИЗМЕ БОЛЬШОГО КРУГОВОРОТА ВОДЫ ПЛАНЕТЫ
Океан постоянно получает в больших количествах речную и метеорную воду, насыщенную как растворимыми, так и твердыми веществами, и теряет ее в виде пресных паров почти чистой Н2О. По утверждению современных геологов, из океана нет никакого истока воды, а значит, он находится в положении бессточного озера, а потому с ходом геологического времени должен был бы становиться все солонее и солонее и в копне концов должен был бы превратиться в рассол. Мы этого, однако, не наблюдаем.
По этому поводу можно отметить несколько эмпирических положений, которые дали сами геологи и геофизики.
1) В течение периода, когда ведутся регулярные гидрохимические наблюдения, состав морской воды остается постоянным. Ученые не знают ни одного случая, указывающего на существование химического процесса, который бы вызвал какое-нибудь вероятное или возможное изменение такого постоянства хотя бы для одного химического элемента.
2) Загадка солевого состава морской воды может быть выяснена только на основе признания факта существования постоянно действующего круговорота солей (химических элементов) земной коры. До сих пор ни одна геологическая теория не приводит против этого никаких серьезных доводов.
\093\
3) В результате пополнения океанов речными и метеорными водами и вследствие всё возрастающего антропогенного воздействия на все компоненты природы Мировой океан должен был бы превратиться в помойную яму с сероводородным заражением. Но поскольку этого в глобальных масштабах не наблюдается, можно сделать заключение: Мировой океан является непрерывно действующей подвижной системой, находящейся в статическом равновесии, в которой привнес и вынос вещества качественно и количественно уравновешиваются.
4) Многие считают, что значительная часть солей океана выносится ветром на материки. Однако мы не наблюдали ни одного случая, когда бы выпадали соленые дожди. Правда, бывают случаи, когда на землю выпадает морская вода даже вместе с рыбой, но это редчайшее исключение. С материков ветер в виде мелкой пыли может унести огромное количество грунта и солей, но из рек, озер и морей такого выноса не осуществляется -- наоборот, там вся пыль оседает. Так что воздушный поток с пылью и солью идет с суши в море. Возникает вопрос, каким образом утилизируется этот приносимый материал, куда девается соль?
Много нерешенных вопросов и с солями на суше. К примеру, не решены вопросы галогенеза, то есть формирования соленосных серий и их калийных горизонтов.
В недрах Земли на обширных площадях залегают огромные толщи солей. Солеродные бассейны находятся в Германии, Франции, Англии (рудник Боулби), Сицилии (юго-западнее Этны), Канаде (в провинциях Альберта, Саскачеван, Нью-Брансуик), в Африке (Габон, Конго и Ангола), Южной Америке (бассейн Серджипи), на северо-западе Таиланда и Лаоса, в долине среднего течения Амазонки в Бразилии. В СНГ крупнейшие залежи солей расположены около города Соликамска (толщина 90 м), в Прикаспии (700 тыс. км2), Припятской впадине, Восточной Сибири на севере Иркутской области (20 тыс. км1), в Пред-карпатье, Каршинском районе Узбекистана, Днепровско-Донецкой впадине и других.
До сих пор вопрос об образовании солевых горизонтов остается спорным. В настоящее время широкое признание получила эвапоритная теория галогенеза. Она обосновывает образование солей в водоемах, занимающих прогибающиеся впадины разного происхождения. Она гласит: в результате солнечного испарения рассолов со сложным водно-солевым балансом в морских или континентальных солеродных водоемах происходит накопление соляных осадков, изменяющих минеральный состав на последу-
\094\
ющих стадиях формирования твердых соляных пород. По этому поводу приводят такой пример: при солнечном испарении рапы соленых озер и лагун в засушливых условиях, где приток растворов не компенсирует испарение, образуются соли, что подтверждается широкой практикой получения пищевой соли в искусственных водоемах на побережье морей и океанов.
В 1849 г. Г. Узилио опубликовал результаты наблюдений за испарением морской воды Средиземного моря на юге Франции. В результате исследований было установлено, что при сгущении морской воды выпадение солей начинается с карбонатов, затем следуют гипс и галит, а выделение калийных солей осуществляется на последней стадии сгущения.
До середины нашего века популярностью пользовалась возникшая в 80-х годах XIX века баровая гипотеза К. Оксениуса. Процесс соленакопления, по его мнению, определяется условиями водообмена между морем и лагуной, регулируемой баром (порогом), который сформировался за счет подъема поверхности дна. Кроме этого, Оксениус указывал, что песчаные косы не могут являться активной преградой и не способны обеспечить длительное существование лагуны, как это утверждал Г.Миллер. Для того чтобы образовался солеродный бассейн, по Оксениусу, необходимым условием являются вертикальные подвижки грунта, но на это никто из геологов не обратил внимания.
В 1903 г. И. Вальтер предложил новую гипотезу генезиса соляных пород. По его мнению, накопление солей может осуществляться только в обстановке пустынь. Он подчеркивал, что в настоящее время мощные соляные отложения ни в морях, ни в заливах, отгороженных барами, не возникают, а Кара-Богаз-Гол рассматривал не как модель морского соленакопления, а как один из возможных вариантов выделения солей в бессточных впадинах континентов, лишенных связи с Мировым океаном.
Геологи-нефтяники Н.А.Кудрявцев, В.Б.Порфирьев при обосновании глубинного (мантийного) генезиса нефти высказались против общепринятой эвапоритной теории галогенеза и объявили ее несостоятельной. Н.А.Кудрявцев в 1964 г. отметил, что нет надобности доказывать, что углеводороды поступают в осадочную оболочку не одни, а в сопровождении многих других веществ, прежде всего воды и растворимых в ней самых разнообразных солей, по преимуществу галоидных, и поэтому признание глубинного происхождения нефти влечет за собой необходимость пересмотра вопроса о генезисе соляных пород.
Образование галогенных пород, в том числе гипсов, ангидритов и всех легко растворимых солей, Н.А.Кудрявцев связывает с
\095\
поступлением из мантии глубинных рассолов, которые по разломам проникают в осадочные толщи. При движении через осадочные толщи растворенные компоненты рассолов замешают осадочные породы. Так формируются замещенные, или метасоматические, пласты ангидритов и каменной соли. Н.А. Кудрявцев назвал этот предполагаемый процесс «гипотезой галогенного метасоматоза» [«Советская геология», 1966, № 7, с. 17—36].
Е.Е. Воронов в 1966 г. также выступил с опровержением эвапоритной теории. Он исходил из соображения, что если бы соленосные толщи накапливались за счет осаждения солей при испарении морской или океанической воды, то соотношение веществ в осажденных породах было бы таким же, как в морской воде. Он провел анализ солей, отложившихся в Днепровско-Донецкой впадине, и выяснил, что пропорции соляных пород в этой впадине не совпадают с соотношением солей в океанической воде. Ученый сделал вывод, что основным источником элементов, входящих в состав галогенных формаций, вероятнее всего, служили летучие магмы, а также газы и флюиды, образующиеся при метаморфизации осадочных пород, вмещающих глубинные магматические тела батолитов.
Дополнительные сведения, подтверждающие малую вероятность образования солей за счет испарения морской воды, привел в 1966 г. A.M.Синичка. Он сделал расчеты и пришел к выводу, что для накопления имеющихся в Днепровско-Донецкой впадине солей потребовалось бы испарить столб океанической воды высотой не в 30, как считал И.Г.Баранов, а в 51 километр (или V&30 часть воды всего Мирового океана), а для отложения солей в Прикаспийской впадине — И о часть океанических вод.
В Днепровско-Донецкой впадине содержится 40 000 км3 солей. Очевидно, что эти соли не могли образоваться за счет воды Мирового океана в открытых лагунах [29].
Известный геолог-нефтяник М.К.Калинко в 1973 г, предложил свою гипотезу. Он назвал ее гипергенно-вулканогенно-осадочной и посчитал возможным на её основе объяснить, в каких условиях образовались соленосные толщи, развитые на больших площадях — от сотен тысяч до миллиона квадратных километров. Сущность его объяснения сводится к следующему. Хлор, выносимый при вулканических эксгаляциях на дневную поверхность в различных состояниях (газообразном, водно-растворимом и сорбированном), начинает мигрировать. Газообразный хлор смешивается с атмосферным воздухом и выпадает вместе с осадками в морские бассейны или на сушу. Предполагается, что в морской воде он образует соляную кислоту, которая растворяет осадки дна и породы берега, что приводит к выносу натрия.
\096\
Поэтому морская вода якобы может насыщаться хлористым натрием. Аналогичный эффект, по мнению М.К. Калинко, производит хлор, попадая с атмосферными осадками на сушу. Возникшие здесь хлориды вымываются в морские водоемы. Хлор сорбированным пеплом выщелачивается и также в составе хлоридов сносится в солеродные водоемы (13).
В.И.Созанский предложил свою гипотезу: «На основании анализа всех данных мы приходим к выводу, что соленосные толщи формировались благодаря поступлению из глубин ювенильных горячих рассолов. Выпадение солей в осадок связано с изменением термодинамического равновесия рассолов. В результате снижения температуры и давления в поверхностных условиях из ювенильных горячих вод, поступивших в бассейны из глубин, выпадали соли. Остаточный раствор сбрасывался в море. Таким образом движение вод в солеродном бассейне было направлено в сторону моря, а в бассейн морские воды не проникали» (23, с.184-185].
М.П.Фивег считает, что доводы В.И.Созанского глубоко ошибочны: «Крупные залежи каменной соли таким путем образоваться не могут. Этому противоречит хорошо известный факт незначительного понижения растворимости NaCl при охлаждении рассолов» |33, с.37[.
Он также выступил против гипотезы Кудрявцева, указывая, что для соленосных серий характерны четко выраженные закономерные чередования галогенных пород и многопорядковая их цикличность. Эти факты объясняет только эвапоритная теория галогенеза. Текстура многих сальвинитов неравномерно-полосчатая, каждый из слойков, как признает большинство исследователей, — сезонное образование. Сезонные слойки объединяются в годичные прослои, в основании которых располагаются миллиметровые слойки сульфата высоливания, а также глинистых минералов. Как правило, во время седиментации периодически изменяется водно-солевой баланс солеродного водоема: время от времени поступают морские или океанические воды, происходят сезонные колебания температуры, меняется количество привносимых поверхностных или глубинных вод разного генезиса. М.П. Фивег считает, что именно в этом и состоит причина цикличности всех соленосных серий. В особенности показательны для соляных серий циклы годовой седиментации.
Сходную с этой позицию занимает Н.М. Страхов. Он указывает: «Если галогенные или даже ангидритовые месторождения возникли за счет замещения магматическими растворами карбонатных пород, то почему в них нет крупных накоплений кремнезема, соизмеримых с массой солей? Почему нет накоплений же-
\097\
леза, марганца, которые обычно присутствуют в месторождениях достоверно вулканического генезиса, возникающих за счет эксгаляций и гидротерм? Почему нет значительно развитых накоплений барита, Zn, Pb, Cn, As, Sb, Hg и других элементов, встречаемых в настоящих гидротермальных месторождениях? Сопоставляя вещественный состав галогенных толщ с составом достоверных вулканогенных осадочных накоплений и жильных руд вблизи интрузивов, нетрудно видеть, что это настоящие антиподы: то, что есть в одних, отсутствует в других. Нет, пожалуй, ничего более резко противоположного, чем эти две сопоставляемые группы образований!» {Н.М.Страхов. 1971, с.565|.
Итак, мы вновь убеждаемся в том, что эвапоритная теория может легко объяснить цикличность строения галогенных серий и их пространственного размещения, но подсчеты Н.Г.Баранова говорят и о другом, а именно: для образования девонских соляных толщ, развитых в Днепровско-Донецкой впадине, необходимо было испарить столб океанической воды высотою около 30 км. Эта вода должна была притекать непрерывно и идти колоссальным потоком из океана нормальной солености. Однако при колоссальном притоке океанической воды неизбежно было поступление большого количества организмов. Но в разрезе органические остатки отсутствуют. Это свидетельствует, указывает Н.Г.Баранов, о том, что единственно возможным источником покрытия солевого дефицита можно считать многофазовые мощные излияния в морской бассейн по глубинным разломам юве-нильных рассолов или газовых эманации, которые по пути вступали в реакции с другими элементами.
Существует множество соляных минералов, и каждый солеродный бассейн содержит только некоторое количество из всего этого разнообразия, причем соотношение тех или иных солей в каждом бассейне свое. Для того чтобы объяснить эту ситуацию, Н.М. Страхов, М.Г. Валяшко, Ю.В. Баталин и Е.О. Станкевич придумали сложнейшие переходы минерализации морской воды до ее окончательного испарения в солеродном бассейне.
Например, М.Г.Валяшко доказывал, что для образования наиболее распространенных хлоридных соляных толщ морская вода должна пройти ряд превращений и стать хлорщщой. Только из хлоридных рассолов в процессе последующего испарения могут осадиться хлоридные соленосные толщи, в которых сульфатные легкорастворимые соли отсутствуют, а соленосные толщи натриево-сульфатного типа образуются при испарении преимущественно сульфатно-натриевых вод.
При знакомстве с такими гипотезами возникает ощущение, будто в океане существуют огромные преобразователи морской
\098\
воды, которые изменяют солевой состав. Мы знаем, что солевой состав океанических вод на протяжении многих веков оставался практически постоянным, там нет таких преобразователей.
Это положение М.Г. Валяшко объяснил примерно так: концентрирование и метаморфизация океанической воды могли происходить на больших площадях мелководья (так называемый шельф сутурации) или промежуточных водоемов, через которые двигался в солеродные зоны поток рассолов. М.Г. Валяшко представляет этот процесс следующим образом: по пути движения морских вод в солеродном бассейне осуществляется как бы фракционированная кристаллизация солей. Это фракционирование (или раздельное выпадение) солей по мере их насыщения на разных площадях сопровождается к тому же метаморфизацией.
Возражения против эвапоритной теории в основном сводятся к тому, что все приведенные выше доказательства, основанные на физико-химических закономерностях формирования природных вод и рассолов, а также на геологических закономерностях строения солевых отложений, малоубедительны и не дают ответа на вопрос, почему на Земле наиболее развиты хлоридные соляные толщи.
Н.А.Кудрявцев прямо указывал: «Промежуточные бассейны с метаморфизованной рапой представляют чисто умозрительные, а не реальные понятия».
Многие геологи все-таки допускают вариант, что промежуточные бассейны существовали, но остается вопрос: откуда могло поступить в них такое большое количество континентальных бикарбонатных вод? Маловероятен при этом и процесс метаморфизации. Хлоридные воды и рассолы образовались не в результате эвапоритовой седиментации, а поступили из недр Земли. Именно хлоридные рассолы служили источником для хлоридных соляных толщ. Хлоридные и другие рассолы образовались в подземных условиях в результате преобразования морской воды.
Хочу обратить внимание читателя на такой факт: согласно инфильтрационной теории, пластовая соль и рассолы в подземных условиях не могут существовать, и они давным-давно должны были быть вымыты полностью атмосферными водами. При инфильтрации вода движется по пласту, и все соли должны были бы вымываться. Но этого не наблюдается, значит, инфильтрации атмосферных вод на таких глубинах не существует. Кроме этого, согласно теории дегазации мантии, сами воды океана рассматриваются современными геологами как продукт мантии. Значит, соли, поднимаясь с глубин, не могли накапливаться в таких огромных количествах на материках, так как, согласно этой тео-
\099\
рии, из земных глубин постоянно идет ток воды. Как видите, при инфильтрации, как и при дегазации, пластовая соль не может существовать, не говоря уже о ее накоплении.
Если рассматривать и сопоставлять все существующие геологические теории, то концы с концами просто нельзя свести.
У меня вообще сложилось такое впечатление, что для геологов мантия Земли является универсальным механизмом. Когда им надо объяснить, как на Земле появилась вода, в качестве источника называют работу мантии, источник солей — также мантия, всех газов — мантия, накопление тяжелых веществ на земной поверхности и всяких интрузий — мантия, накопление тех же тяжелых элементов в земном ядре — мантия, легких элементов на поверхности — мантия, и вообще мантия — причина всему.
Каждая «научная* геологическая гипотеза прячет свои «концы» в мантии, а часть - в космическом пространстве — пойди разберись, если сможешь. Такое явление недопустимо. Мантия тут ни при чем.
Мы знаем, что пресные воды занимают самые верхние уровни земной коры. И по способу их образования будем их называть конденсационными водами, они питают все реки. Свойство воды испаряться при любой температуре создает благоприятные условия не только для образования галогенных пород, но и для их сохранности в недрах земли.
Все нижние горизонты земной коры, как правило, занимают соленые воды и рассолы. Так, например, по периферии Московского и Днепровско-Донецкого бассейнов (бассейны рек Цны, Воронежа, Зуши и др.) минерализация подземных вод девонских отложений в ряде случаев уже на глубинах менее 250 м достигает 50 г/л [9]. По происхождению геологи относят эти воды к седиментогенным (от лат. «седиментум» — осадок) и нередко их называют погребенными. Считается, что они образовались одновременно с накоплением морских осадков, т.е. при значительном тектоническом погружении происходит захоронение их мощными слоями более молодых отложений. Но мы уже знаем, что это не так.
Существующая «научная» теория — тектоника литосферных плит — вообще не признает вертикальных внутри плиточных деформаций. Плиты материков плавают по астеносфере. Так каким образом может произойти погружение участков коры и каким образом можно захоронить такие огромные водные массивы? Ведь на определенной глубине соленые воды распространены повсеместно на всех материках. Невозможно захоронить воду в обстановке медленного накопления осадочного материала на дне водоема. Осадочный материал на дне любого соле-
\100\
ного водоема уплотняется и литифицируется. Другого процесса просто нет.
Теперь рассмотрим, как морские волы превращаются в рассолы и в соляные отложения в большом круговороте гидросферы Земли.
Вся земная кора, а также в некоторой степени мантия сильно дренированы. Сама дренажная система представляет собой многогоризонтпую гидросеть, которая подчиняется всем законам гидродинамики. Гидрогоризонты по всей своей длине могут иметь между собой соединения, образуя замкнутую (кольцевую) сеть, но есть гидрогоризонты, которые не имеют связи между собой, они представляют разомкнутую сеть.
Каждый гидрогоризонт можно рассматривать как водопровод с непрерывной раздачей воды. Вода в таких плоскогоризонтных водотоках постепенно прогревается внутриземным теплом и непрерывно испаряется, т.е. происходит разбор воды по всей плоскости горизонта. Таким образом, вдоль линии тока воды от одного сечения к другому наблюдается падение уровня, это условие заставляет водные массы перемещаться и восстанавливать свой уровень.
При бурении скважин и проходке горных туннелей обнаруживается, что с глубиной температура грунта увеличивается. Этот прирост температуры непостоянен по глубине. В среднем он составляет 30° К на километр погружения. Следует прежде всего отметить, что на древних кристаллических «щитах» тепловой поток равен 0,98 х 10-6 кал/с х м2. На плитах древних платформ он равен в среднем 1,1 х 10-6 кал/с х м2. В таких условиях подземная вода всегда будет непрерывно испаряться независимо от того, будут это воды пресные или соленые. В грунтах земной коры всегда имеется свободный водяной пар. Так или иначе движение пара будет преобладать к верхним слоям и в сторону интенсивной конденсации, т.е. в сторону с меньшим давлением.
Пока существует подземное тепло, идет постоянное испарение воды, т.е. соленые воды имеют возможность сгущаться, превращаться в рассолы и так далее.
По пути передвижения пар всегда будет конденсироваться и снова испаряться. В таких условиях соль (пластовая соль) не размывается, а как бы пропускает пар через себя, и это происходит через конденсацию. Соль вбирает подземную влагу в себя и потом эту влагу испаряет. Следует иметь в виду, что этот переход протекает по множеству других причин и если в каких-то местах не срабатывают эти механизмы, то в соляных толщах образуется карст, т.е. происходит размыв их.
Мы знаем, что в активных зонах происходят подвижки земной коры, происходит деформация пластовых отложений или
\101\
их пережатие. И если какая-то часть гидрогоризонта окажется пережатой, т.е. отрезанной от основного бассейна, то в ней образуются пласты соли, так как испарение не прекращается. А бывает так, что перекрываются сразу несколько как соленых, так и пресных или минерализованных горизонтов, и тогда соответственно образуются горизонты отложений разных видов солей.
Любой из гидрогоризонтов может за геологическое время несколько раз перекрываться и снова открываться на разных стадиях седиментации солей. В таких гидрогоризонтах образуются однотипные галогенные отложения. Тип отложения будет зависеть от того, на какой стадии седиментации откроется этот гидрогоризонт. По слоистости этих солей можно определить геологическую историю данного региона.
В Усольской свите в верховьях р. Ангары таких циклов насчитывается не менее пятнадцати, в цехштейне Северогерманской впадины выделяются четыре цикла.
Рихтер-Бернбург (G.Richter-Bernburg, 1960) провел корреляцию ангидридов цехштейна на территории ФРГ. Ему удалось вполне уверенно сопоставить разрезы участков, удаленных друг от друга на расстояние до 300 км. Данные свидетельствуют о том, что седиментация происходила одновременно на всей этой огромной территории. Фактически таким способом были определены обширные границы одного гидрогоризонта. Видимо, в будущем геономисты определят место пережатия или причину перекрытия его от основного бассейна огромного гидрогоризонта Тартар. Определится и бассейн, из которого пополнялся этот гидрогоризонт соленой водой.
Необходимо отметить, что морская вода по пути своего движения в гидрогоризонте имеет постоянную возможность сгущаться. Так как идет постоянный нагрев и соответствующее испарение, то на определенных участках гидрогоризонта будут выпадать определенные виды галогенных минералов в зависимости от насыщенности, температуры рассола и перепада давления в данном его сечении. Так что в гидрогоризонте по его длине будут отлагаться в одних местах одни галогенные минералы, в других — другие.
Последовательность кристаллизации отдельных солей из сложных растворов определяется пределами их общей растворимости и относительным количеством солей в растворе. Кристаллизация их начинается в порядке, обратном их растворимости, - сначала кристаллизуются наименее растворимые соли (углекислый кальций, сульфат кальция), затем более растворимые (хлористый натрий) и наконец легкорастворимые (калийные и калийно-магниевые соли).
\102\
Согласно Борхету (H.Borchet, 1959), «если концентрация солей в воде не будет в два раза больше исходной концентрации соли в морской воде, то в осадок будут выпадать только кальцит и доломит. С увеличением концентрации солей в воде от двух до двенадцати раз происходит выпадение гипса; кристаллизация каменной соли начинается тогда, когда ее концентрация в растворе будет в 12,1 раза больше начальной концентрации солей в морской воде; выпадение в осадок калийных солей наступает при увеличении начальной концентрации в воде в 63,3 раза». Зависимость выпадения солей от изменения объема морской воды при ее испарении показана на рис. 10.
Указанная последовательность кристаллизации солей установлена в лабораторных условиях. Она в обшем подтверждается и некоторыми фактическими геологическими материалами, главным образом примерной последовательностью залегания от-
Рис. 10. Изменение объемов сгущающейся океанической воды и
выделяющихся из нее солей. Области кристаллизации отдельных
минералов (по М.Г.Валяшко, 1962).
\103\
дельных соляных пород снизу вверх в пределах отдельных соленосных формаций. Например, в Западном Приуралье внизу залегает глинисто-ангидритовая толща, выше лежит толща каменной соли и еще выше — калийные соли. Такая последовательность наблюдается также в германских и североамериканских соляных месторождени ях.
Последовательность выпадения тех или иных минералов или их замещение в гидрогоризонте происходит совершенно не одинаково, и совпадений с лабораторными опытами вы не найдете. Сгушение водных растворов далеко не главное условие седиментации. Оно играет главенствующую роль только на заключительном этапе и в некоторых случаях.
Наверное, многие заметили, что при нагревании любой воды, не говоря уже о морской, из нее на дно и стенки посуды выпадает осадок, а при кипячении этот процесс идет еще интенсивнее (накипь), то же самое происходит с морской водой в подземных гидрогоризонтах в зависимости от температуры воды и пластового давления в том или ином сечении. Порядок седиментации в гидрогоризонтах определяется и электродинамическими силами (полями).
Весь материал мы рассматриваем на геологической основе, т.е. так, как принято в геологических науках. А на такой основе можно рассмотреть только некоторые детали огромного механизма и частично работу некоторых узлов. Тем не менее в этом параграфе читатель может дополнительно убедиться в том, что большой круговорот воды высокого давления существует и работает по вышеприведенной схеме. Правда, мы познакомились только с термическим способом разделения растворимых в воде веществ. В геономии вы ознакомитесь и с другими способами разделения воды.
2. ОСНОВА ПОДЗЕМНЫХ ПЛАСТОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
На данный момент уже сделана некоторая основа, которая позволяет объяснить более сложные геопроцессы. Образование однотипных горных пород и минералов. В данном параграфе рассматривается процесс накопления однотипных образований и всего того, что с этим связано. Собственно дается ответ, почему кларк того или иного вещества в минералах повсеместно не выдерживается, почему в одних местах образовались одни минералы, в других — совершенно другие.
\104\
Для того чтобы проанализировать закономерности образования того или иного вида минерала, необходимо вновь рассмотреть работу речных и морских вод.
Работа поверхностных вод, как вы уже знаете, приводит к превращению грубообломочного материала в более тонкий, вплоть до молекул. Образование и транспортировка растворов происходят по определенной технологической схеме. Нарушение хотя бы одного звена такой схемы (строительство гидроэлектростанций, водохранилищ, дамб, спуск промышленных и бытовых нечистот, спрямление русел и разрушение речных пойм) приводит к нарушению всего процесса. Отсюда негативные катастрофические последствия.
Соленые же воды океана производят дальнейшую переработку поступающего материала, его сортировку и формирование осадочного материала. Только после таких технологических превращений этот энергетический материал попадает в подземные условия. Но в некоторых местах речные воды идут упрощенной технологической цепочкой (это еще вопрос, но в геологической литературе имеются некоторые данные, и поэтому я должен сделать такое допущение).
Терригенные осадки в океанах образуют своего рода пояса вокруг континентов, достигая максимального распространения во влажных гумидных зонах, где суша размывается активнее. Терригенные осадки существенно различаются по минеральному составу, а также по размеру составляющих их частиц. Если в осадках преобладают терригенные частицы размером более 0,1 мм, то они называются песками. При размере преобладающих частиц от 0,01 до 0,1 мм осадки относят к алевритам. Более тонкие осадки с размером части менее 0,01 мм называют пелитовыми илами. Терригенные осадки обогащены органическим веществом, вследствие разложения которого они приобретают темную (до черной) окраску.
Минеральный состав терригенных осадков определяется составом разрушаемых на суше пород и продуктов их денудации. В пределах гумидных зон, где на суше происходит интенсивное выветривание, в донных осадках прибрежных зон преобладают глинистые минералы. Присутствие терригенного осадочного материала отмечено даже в центральных частях океанов. Однако при удалении от берега его доля постепенно уменьшается, и основную роль начинают играть биогенные осадки, сложенные скелетными остатками различных организмов, главным образом планктоном.
Многие морские организмы исключительно чувствительны к любым изменениям условий обитания, а сохранность их скелет-
\105\
ных остатков обусловлена особенностями гидродинамического режима, глубиной океана и некоторыми другими факторами. Каждой климатической зоне присущи строго определенные комплексы организмов, которые не повторяются в других зонах.
Накопление карбонатных осадков на поверхности океанского дна контролируется не только скоростью продуцирования карбонатного материала карбонатоконцентрирующими планктонными организмами, но также и глубиной захоронения. Океанская вода пересыщена карбонатом кальция только в приповерхностных горизонтах. Глубинные воды резко недонасыщены карбонатом, вследствие чего поставка СаСО3 в донные осадки определяется соотношением интенсивности его седиментации и скорости растворения. В океане может быть определена критическая глубина, ниже которой, как правило, содержание СаС03 сильно падает. Современная критическая глубина карбонатонакопления в океане — около 4500 м.
Осадки, состоящие из частиц отмерших кораллов и водорослей, строго локализованы, они распределены пятнами, области их развития тесно связаны с климатом.
Кроме карбонатных биогенных осадков в океане широко распространены отложения, которые состоят из опаловых скелетных остатков организмов. Накопление кремнистых биогенных осадков в океане также строго зонально. Основными продуцентами кремнистого осадочного материала являются микроскопические диамантовые водоросли, радиолярии, кремниевые губки, жгутиковые водоросли-силикофлагелянты. Экваториальный пояс кремненакопления характеризуется обогащением донных осадков скелетными остатками, среди которых преобладают раковинки простейших одноклеточных животных — радиолярий.
В центральных глубоководных частях океанов формируются так называемые красные глубоководные глины. Они встречаются в пределах зоны распространения карбонатных осадков и сменяют их на глубинах, превышающих критическую. Эти полигенные осадки представлены остаточным веществом после растворения на поверхности дна, ниже критической глубины, карбонатного материала, а также аутогенными образованиями (железомарганцевые конкреции и микроконкреции, цеолиты, некоторые глинистые минералы) и биогенными остатками (мельчайшие обломки зубов рыб, крупные зубы акул, клювы кальмаров, ушные косточки китов и т.п.).
В распределении современных донных осадков проявляются три типа зональности; широтная климатическая, циркумконти-Нентальная и вертикальная.
\106\
Широтная климатическая зональность проявляется в распределении как биогенных компонентов осадков, так и терригенных. И выделено несколько природных (климатических) зон, в пределах которых распределяются определенные комплексы осадков.
Циркумконтинентальная зональность обусловлена закономерной сменой типов осадков по мере удаления от континентов. Изменение состава биогенных осадков вызвано характером разделения осадочного материала в океане.
В аридной зоне, вдоль западных побережий материков создаются условия, благоприятные для интенсивного продуцирования биогенного осадочного материала, а на больших глубинах — для его хорошей сохранности. Поэтому на шельфе и верхней части материкового склона накапливаются осадки, значительно обогащенные органическим веществом, а в некоторых районах - аморфным кремнеземом. В условиях повышенной концентрации в осадках органических веществ происходят интенсивные процессы их преобразований, формирование таких специфических минералов, как фосфорит, глауконит, пирит, шамозит и др.
Вертикальная зональность проявляется прежде всего в распределении карбонатных осадков по глубинам. На глубинах, не превышающих 100—200 м, в фораминиферовых осадках преобладают бентические, донные формы. Этими же глубинами ограничено распространение ракушечных осадков. В пределах глубин от 200 м и до критической глубины карбонатные осадки представлены планктонным (фораминиферовым и кокколитовым) материалом, а ниже располагаются кремнистые осадки (все эти данные взяты из геологической литературы и обработаны).
Далее нам нет смысла указывать, где и какой осадочный материал накапливается. Тут главное понять, что на морском дне существует целая мозаика идентичных по химическому составу осаждений, т.е. на разных участках океанического дна можно встретить однотипные осадки. От того, с какого места будет засасываться вода в подземные дрены океана Тартар, и зависит формирование видов минеральных отложений данного гидрогоризонта.
Только в результате такого длительного процесса терриген-ный материал (продукт выветривания) в водной среде переходит в новые минеральные отложения.
Геологи утверждают, что отложения сначала накапливаются на поверхности материка различными способами (лагунный, прогиб земной коры и др.), а затем каким-то образом они погружаются на большие глубины.
\107\
Мы видим, что продукты выветривания постоянно размываются и интенсивно выносятся в океан как поверхностными, так и подземными водами. Так что поверхностным способом невозможно накопить такие мощные толщи рассортированного осадочного вещества. Рассортировка возможна только в соленых толщах вод. В пресных водах этого произойти не может.
Ниже мы рассмотрим некоторые процессы утилизации этих отложений и последствия, возникающие при разладке этого механизма. А последствия очень и очень печальны, причем для всего высшего животного мира.
3. НЕФТЬ И ГАЗ - РЕЗУЛЬТАТ РАБОТЫ БОЛЬШОГО КРУГОВОРОТА ВОДЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Некоторые геологи считают, что исходным веществом образования залежей нефти и газа является планктон, обеспечивающий накопление в осадках органического вещества сапропелевого типа, при нагреве которого происходит термокаталитический распад. Под влиянием биохимических и биокаталитических факторов образуется диффузионно-рассеянная в материнской породе нефть и углеводородные газы.
Подобный процесс в действительности существует, но только в подземных дренажных системах Тартар.
Что касается соленых вод и рассолов, которые повсеместно встречаются на нефтегазовых промыслах и соляных месторождениях, то геологи их до сих пор считают ископаемыми водами морского происхождения. Эти воды, по их мнению, попадают в недра Земли поверхностным способом при осадконакоплении и отжимаются из илов в пористые коллекторы, сохраняясь как реликты бассейнов осадконакопления прошлых геологических эпох. К такому выводу пришли, изучая воды глубоких горизонтов с разных позиций, австралийский геолог Г. Гефер, русский академик Н.И. Андрусов и американский гидролог А. Лейн. Но это ошибка.
О таких больших самозахоронениях осадочного материала поверхностным способом не может быть речи. На материках нет условий их значительного накопления, об этом выше уже не раз было сказано. Весь материал денудации, включая и органическое вещество, движется вместе с водами к морям и океанам.
Вообще органическое вещество образуется только в воде любого агрегатного состояния (пар, жидкость, лед). В другой среде органическое вещество не образуется. Там, где есть вода, там всегда существует жизнь.
\108\
Сегодня великие реки очень сильно загрязнены, например Волга и Урал. Они впадают в замкнутый бассейн — Каспий, но он почему-то не страдает сероводородным загрязнением и к тому же не заносится. Теоретически Каспийское море давно должно прекратить свое существование, но оно существует как ни в чем не бывало. Денудация же Уральских гор и прилегающих территорий происходит весьма существенная. В чем же дело?
В системе большого круговорота высокого давления эта проблема решается так: осадочный материал из океана через дренажную сеть попадает в подземные коллектора-гидрогоризонты (океана Тартар), которые затем осаждаются на самых разных глубинах, не только в земной коре, но и по всей мантии Земли.
В подземных коллекторах скорость потока водных масс очень неравномерна, так как размеры гидрогоризонта-гидранта колеблются по плоскости сечения от нескольких квадратных метров до нескольких тысяч квадратных километров. Продвижение вод осложняется всякими затруднительными переходами (дробленые и рыхлые грунты) и переходами с одного гидрогоризонта на другой. Кроме этого, вода в разных сечениях гидрогоризонта имеет разную температуру, так как земные недра прогрегы неравномерно по площади. Эти условия и приводят к сгущению водных масс (испарению) и осаждению осадочного материала из морских вод. А при более высоком прогреве самого осадочного материала происходит каталитический распад органического вещества, неорганическое же вещество цементируется.
Именно при таких обстоятельствах утилизируется весь приносимый водой материал. Именно таким способом образуются газы, нефть и газогидраты в микропоровом пространстве отложений.
Находясь в пористой водонасыщенной среде, частицы нефти и газа не подвергаются воздействию не только архимедовой силы, но и других физико-химических факторов. Пористая среда и газ все эти факторы нейтрализуют.
Как вы уже сами понимаете, углеводороды в такой среде свободно передвигаться не могут. Чтобы освободить органическое вещество, необходимо разрушить микропористую среду. Разрушение идет примерно по такой схеме.
В осадочных толщах при разложении органического вещества происходит выделение всевозможных газов, а также увеличение температуры. Под действием тепла и газов пласты осадочных образований начинают расслаиваться и всплывать, монолитность их нарушается. В замкнутых трещинах сосредоточиваются уже более крупные объемы нефти, а часть свободной нефти и газа
\109\
водными массами уносится дальше к зеркалу залегания соленых вод. На этом уровне миграция нефти заканчивается.
Так что все горючие ископаемые относятся к возобновляемым минералам.
В процессе разрушения микропористого вещества (пласта) участвуют не только гидростатические силы, но и электрохимические и химические. При всплытии микропористого пласта в нижней освобожденной части гидрогоризонта будет продолжаться накопление осадочного материала, а всплывший пласт, попадая в газовую среду, распадается, так как углекислый газ и другие примут в этом процессе самое активное участие. Они-то располагаются над водой, помогая вновь раствориться этой корке.
Микропористый пласт не обязательно должен всплыть, чтобы разрушиться. Это может произойти и другим способом. При накоплении осадочного материала объем камеры самого гидрогоризонта постоянно будет уменьшаться, что приведет к увеличению скорости потока воды.
При таких условиях, с одной стороны, понизится скорость выпадания частиц из растворов, а с другой стороны, увеличится вынос и разрушение осадочного материала. В высокотемпературных условиях могут происходить как одновременное осаждение, так и унос. В таких условиях протекают разнообразнейшие процессы, причем очень сложные.
От способа осаждения из воды и способа освобождения нефтегазопродуктов зависит их химический состав. Так что освобождение углеводородов осуществляется самыми разнообразными экологически чистыми способами, и не надо никаких атомных взрывов. Геологи, не понимая процесса, уже применили атомные взрывы с целью освобождений углеводородов.
Для того чтобы образовались нефть и газ из органических веществ, необходимы определенные температурные условия, а также соответствующее количество исходного материала и обязательное присутствие соленых вод.
Соленые воды — это та основа, на которой происходит переработка (расщепление) органических веществ в земных условиях, даже при невысоких температурах.
Английский ученый Дж. Уотсон (1983) сделал такое предположение: углеводороды, образовавшиеся в пресноводной среде, остаются в материнских породах; получаются битумозные или горючие сланцы (нефть из них извлекается перегонкой). Битумозные сланцы встречаются в отложениях Мидленд-Вэлли (Шотландия), а также в США на территории штатов Вайоминг, Юта, Колорадо. Все эти осадки образовались в огромном озере, кото-
\110\
рое возникло в период воздымания Скалистых гор в эоценовой формации Грин-Ривер.
Механизм образования битумозных сланцев тот же самый, что и у нефти в соленой среде, но при более высоких температуре и давлениях. Просто легкие фракции улетучились, а тяжелые вогнаны в рыхлые породы, а затем уплотнены.
При рассмотрении механизма воздымания гор вы поймете, почему именно в этих вышеперечисленных местах можно чаще встретить битумы и сланцы. Кроме этого, по своей природе пресноводные озера не могут накопить таких больших количеств органических веществ, чтобы образовать столь большие залежи углеводородов. Есть очень сильный механизм, который препятствует накоплению органического вещества в пресноводной среде.
\111\.
Часть III
ГИДРОГАЗОДИНАМИКА ЗЕМЛИ
1. БОЛЬШОЙ КРУГОВОРОТ ВОДЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ - МЕХАНИЗМ ПРИВОДА В ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА АТМОСФЕРЫ
В настоящее время людей несколько меньше интересуют атмосферные явления, чем, к примеру, землетрясения и вулканы, так как они вызывают огромные разрушения и большие жертвы среди населения. Все вышеперечисленные явления, в том числе похолодание и потепление климата, - - это результат действия одного и того же механизма — круговорота воды высокого давления.
Так называемый «ученый» мир эти явления почти не связывает между собой и изучает их раздельно. Сейсмологи изучают землетрясения, вулканологи — вулканы, гидрометеорологи — атмосферные явления и т.д. Только по одному факту можно сделать вывод, что знание природных явлений у них на очень низком уровне, ибо оно разорвано.
Привожу один пример, и обратите внимание, как на вопрос: «Почему погода бывает такая разная?» — отвечают гидрометеорологи. «Источник тепла, поступающего на Землю, всегда один и тот же. Количество солнечной энергии, достигающей Земли, практически неизменно, как неизменны форма Земли, ее поверхность и газовый состав воздушной оболочки нашей планеты. А погода бывает разная не только в разных местах планеты, но и н каждой отдельной точке ее, и не только в разные сезоны, но даже на протяжении одного дня, а то и часа!»
Здесь правильно говорится, что основные факторы, которые могут существенно повлиять на погодные условия, строго постоянные, а погодные условия бессистемно меняются. В этой
\112\
части к гидрометеорологам нег никакой претензии. Но дальнейшие их рассуждения и толкование в корне неправильны. Судите сами: «Причин разнообразия и непостоянства погоды так много, что один только перечень их может составить целую книгу. Здесь мы укажем лишь две основные причины: во-первых, чрезвычайная подвижность атмосферы, во-вторых, огромное количесгво так называемых метеорологических величин и явлений, определяющих состояние погоды в любой момент или за какой-то промежуток времени. И все эти величины (температура, влажность, ветер, давление, бури и пр.) взаимосвязаны, изменение одного из них влечет за собой изменение других. Например, если развитие процессов в атмосфере приведет к изменению облачности, то последнее может повлечь за собой изменение температуры, влажности, осадков, ветра, метель или грозу, туман, гололед, град и т.д. Отсюда нестабильносгь погоды, ее разнообразие*. На первый взгляд, приведенные величины (температура, влажность, ветер, давление и др.) действительно влияют на погодные условия. Но если сделагь небольшой анализ вышеперечисленных величин, то не поймешь, что от чего зависит и что авторы доказывают.
Действительно, от температуры и ее перепадов зависит интенсивность испарения воды, незначительные перемещения воздушных масс и вообше все другие величины. Если проследить, от чего зависит температура, то, оказывается, она зависит от солнечной энергии, рельефа местности, газового состава атмосферы. Но эти параметры относятся к неизменным, стационарным.
Так почему температура так сильно колеблется в течение даже очень коротких промежутков времени и так бессистемно? Резкое похолодание летом, засуха вместо дождливого сезона или, наоборот, потопы в сухие сезоны. Как объяснить выпадение снега в тропических районах Африки (в г. Мапуту) в разгар южноафриканского лета в январе 1979 года? Что, там недостаточно прогревается солнцем атмосфера или какие-то географические условия изменились, чтобы вызвать такую мощную конвективную струю из холодных районов Земли? Каким образом произошло такое сильное изменение погодных условий? Снег выпал в хорошо прогретой атмосфере (+42°С), а понижение температуры до +27°С произошло только во время выпадения снега. Почему при стационарных условиях произошло резкое изменение температуры, что привело к выпадению снега? И почему этот снежный фронт не прошел по всей Африке, а возник и затерялся в этой местности?
Любой атмосферный циклон, несущий холодный воздух с грозовыми облаками над сильно перегретой поверхностью, дол-
\113\
жен уже на первом десятке километров развалиться, так как эту темную, плотную облачность (2—5 км) будет сверху прогревать Солнце, а земная поверхность — снизу. В таких условиях циклон не может существовать и несколько часов. Однако при аналогичных условиях устанавливаются периоды, когда холодная погода господствует длительное время. Почему?
Погодные изменения в этих стационарных условиях, согласно теоретическим постулатам гидрометеорологии и геологии, должны проходить по жесткой схеме, примерно с такой точностью, как смена дня и ночи, так как исходные параметры строго постоянны. Так что в геологических научных трактатах нет истины. А что же происходит на самом деле?
Вы уже достаточно подготовлены, чтобы не заметить того, что механизм большого круговорота воды является основным приводом атмосферных явлений на Земле.
Замечено, что нередко перед землетрясением и извержением вулкана на данной территории происходят аномальные атмосферные явления (ливневые дожди, резкий перепад температур с довольно высокими пиками), частые селевые потоки и оползни. Как правило, после землетрясения или извержения вулкана происходит конденсация выброшенных в атмосферу паров, что приводит повторно к сильным ливневым дождям.
В данный момент моя задача состоит в том, чтобы раскрыть, каким способом большой круговорот воды высокого давления приводит в движение всю атмосферу, или, проще говоря, вскрыть причину возникновения всех видов ветров и изменений климата. Кроме того, необходимо показать ту негативную работу, которую проводит сегодня люди, и к чему приведет разрушение атмосферных климатических структур.
Весь секрет в том, что энергетическая система Земли построена на поглощении и выделении водой газов. До сегодняшнего дня проблему поглощения водой газов, как подземных, так и в наземных условиях, никто из исследователей не изучал. Можно сказать, никто даже не брался за это, т.е. главный закон Земли — закон термической сатурации - - не был замечен до сегодняшнего дня.
Не знаю, почему до сих пор ученые не смогли увидеть перед собой ту уникальную глыбу, о которую они уже несколько тысяч лет ежедневно и ежечасно спотыкаются. Не видят, и всё.
Начнем рассматривать это основополагающее явление с проблемы выброса и поглощения газов водной средой в зависимости от ее температуры. Это мне помогут сделать работы Н.Л. Глинки (I960), в которых приведены примеры растворимости некоторых сазов в воде при температуре 0° и при +20°С [10].
\114\