Глава X. КОНЦЕНТРАЦИЯ РАДИОАКТИВНОЙ ЭНЕРГИИ В ВЕРХНИХ ГЕОСФЕРАХ ЗЕМЛИ

Смотрите также:

БИОСФЕРА. Следы былых биосфер

Вернадский Владимир Иванович

Вернадский. Ноосфера Вернадского. Биосфера планеты Земля

Владимир Иванович Вернадский. Основанные Вернадским ...

Биосфера. Вернадский. Дж. Мерей. Зюсс. Ламарк

ВЕРНАДСКИЙ. БИОСФЕРА. Представитель космизма ...

НООСФЕРА. ВЕРНАДСКИЙ

Вернадский. Какое вещество считается живым. Термин «живое ...

ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ ВЕРНАДСКИЙ. Биография и книги ...

ВЕРНАДСКИЙ. Биография и труды Вернадского. Вершиной его ...

Ноосфера. Вернадский. Пьер Тейяр де Шарден

Магматические очаги, а не магмосфера. Подкоровая область планеты. Нейтронные реакции - причина вулканизма

Расплавление гранитных масс в связи с процессами метаморфизма и с движениями глыб астеносферы не является единственным проявлением магматических процессов метаморфизма. Как было указано, в области метаморфических оболочек мы находим зарождение очагов высокой температуры, приводящих в конце концов к магматическим расплавам

С углублением в более глубокие слои число и значение очагов местами увеличивается, и опять-таки местами же более глубокие метаморфические породы проникнуты инъекциями магматических пород, гранитных главным образом. При застывании появляются мигматиты (см. § 50).

Нигде мы не встречаем сплошного облекающего всю планету слоя расплавленной магмы - магмосферы, хотя бы из гранита. В геологических разрезах мы не видим следов былого существования такого планетного явления. Наибольшими формами ее былого нахождения являются батолиты гранитных пород, может быть базальтовые покровы (см. § 78). Ничто не противоречит допущению их нахождения местами и сейчас в расплавленном виде на больших глубинах, нам недоступных .

На два явления, с этим связанных, надо обратить здесь внимание: на магматические очаги, как только что указанные, и на базальтовые вулканические поля, или покровы, связанные с глубинным - в масштабе планеты явлением (см. § 77) и выделяющиеся из трещин. В структуре планеты они занимают особое место, так как взятая в целом магма их идет, как показывают точные научные наблюдения, не всегда, конечно, но в ряде несомненных случаев, наиболее глубоко в недра планеты (см. § 78).

Но и магматические очаги встречаются уже близко к земной поверхности и выражаются в вулканических извержениях. Количество вулканов, через которые расплавленная магма в виде лавы, теряющей и потерявшей свои газовые составные части, выливается на земную поверхность, в общем в каждый момент времени ничтожно и в данное время исчисляется сотнями (около 500-600 действующих вулканов), если считать группы вулканов, таких как вулканы Галапагосских островов [6], где насчитывается до двух тысяч выходов, за один вулкан, за одно целое, связанное с одним магматическим очагом.

Магматические очаги вулканов лежат ниже немногих километров от уровня суши, для Везувия, например, около 5 км.

Глубину того же порядка приходится допускать для вулканов Тихого океана (лежащих вне его шельфа, например основных лав Гавайских островов). С другой стороны, мы видим в батисейсмах Тихого океана проявления этих очагов на земной поверхности с глубин сотен километров.

В последнее время в своих научных гипотезах геологи говорят об этой области как о подкоровой области планеты. Это область наименьшей устойчивости и сопротивления, причем это может проявляться не только в земных процессах, но учитываться, как правильно делает Б.Л. Дичков [7], в проявлениях космического характера, какими могут являться на нашей планете приливы и отливы.

Тихий океан и здесь резко выявляет свою индивидуальность (см. § 62, 64). Под его дном близко подходят очаги чрезвычайно химически основной базальтовой магмы, которая на его вулканических островах может подниматься на поверхность с глубины нескольких километров. И его илы в общем имеют тот же состав. Средняя глубина Тихого океана 4282 м. Очень много извержений лавы и газообразных продуктов происходит в Тихом океане, не доходя до поверхности, в виде подводных вулканических извержений.

Значение подводных и наземных вулканов ярко проявляется в составе морской океанической воды, и я касаюсь этого в другом месте (см. гл. XVII). Для Тихого океана оно резко сейчас проявляется в том, что в нем на его дне и в окружающих его островах и суше проявляются глубокие батисейсмы (больше 100 км). Очень обычны здесь батисейсмы от 200 км и больше, которые не наблюдались до сих пор в других частях планеты. В предельных случаях батисейсмы достигали 600-800 км. Ясно из этого, что структура дна Тихого океана резко иная, чем других океанов (см. § 65).

§ 75. Как можно себе представить образование магматических очагов? До последнего времени не было никакой выдерживающей хотя бы самую снисходительную научную критику научной гипотезы для их объяснения. Возможность научного охвата явления появилась только в последнее время. Оно всецело входит в те планетные тепловые явления, теснейшим образом связанные с химическим составом вещества планеты, изучение которых является, в первую очередь, задачей радиогеологии.

Нельзя здесь еще раз не подчеркнуть недопустимую дальше отсталость нашей геологической работы в этой области геологии. Так дальше, без глубокого вреда для дела, продолжать мыслить нельзя.

В предыдущих параграфах я уже останавливался на основном выводе современной науки, что термическая энергетика нашей планеты определяется в основном тремя космическими процессами (см. § 18-19): лучеиспусканием Солнца, атомной, вернее, ядерной, радиоактивной энергией и проникающими космическими излучениями. Но я хочу здесь напомнить, что то, что сейчас нам кажется яснее ясного и не вызывает сомнений - значение лучеиспускания Солнца в тепловом режиме планеты, - вошло в науку с борьбой, длившейся несколько десятков лет. Оно вошло в науку окончательно только немного более 100 лет тому назад (в 1820-х годах), после работ Фурье [8].

Роме де Лиль (Rome de Lisle, 1736-1790), глубокий мыслитель, роль которого в создании кристаллографии недостаточно оценена до сих пор, посвятил специальный интересный трактат [9] для объяснения этого для нас самоочевидного явления. Этот теперь забытый труд в свое время, в конце VIII столетия, оказал на научную мысль глубокое влияние.

Сейчас явления радиоактивности показали, что та тепловая энергия, которая связана с химическим составом вещества - с концентрацией в нем радиоактивных химических элементов, подчиненной законам земной химии, вполне, с огромным излишком достаточна для научного объяснения всех тепловых и динамических процессов, нашей планете свойственных.

Больше того, как указано (см. гл. VIII, § 65), гранитная оболочка, такая, как она есть, богатая радиоактивными атомами, не может продолжаться глубоко внутрь планеты: наблюдаемый тепловой (по сути, холодный) режим Земли резко этому противоречит. Если бы она продолжалась на многие десятки километров, с тем же содержанием радиоактивных элементов, то мы встретили бы расплавленную магмосферу на глубинах, на которых нет никакого признака ее существования, признака, который был бы - если бы существовал - несомненно уловлен нашей методикой.

Дело в том, что сейчас геология в нашей стране переполнена представлениями далекого прошлого, неверность и ненужность которых давно доказана, учтена мировой научной мыслью - особенно в странах Северной Америки и других с англосаксонским населением - и быстро входит в жизнь.

У нас геологи не учли, что причина проявлений высокой температуры на нашей планете найдена и спору и сомнению не подлежит. Наша планета, как и все другие, поскольку они известны, есть тело, по существу, холодное и повышение ее температурного состояния вызвано двумя космическими процессами: лучеиспусканием Солнца и атомной, вернее ядерной, радиоактивной энергией. Представление о первом так глубоко проникло в науку, что мы забываем, что оно было в свое время принято с большой борьбой и вошло в науку окончательно только немного более 100 лет тому назад (в 1820-х годах) после работ Фурье, второе явление до сих пор в нашей геологической среде вызывает сомнение или иногда просто отбрасывается. Хуже всего, что молодежь, - наша научная смена, - воспитывается в уверенности, что эти сомнения являются не научной ошибкой, а допустимым научным скепсисом, осторожностью научной мысли. Я не знаю у нас ни одного учебника геологии для высшей школы, даже среди лучших, где бы сознание происшедшего перелома отразилось должным образом. Если я не ошибаюсь, в нашей средней школе продолжают преподавать космогонии как реально допустимые или как научные теории - представления, корни которых идут в глубь средних веков, в XVII в., которые вошли в сознание и отражают философию просвещения XVIII в. и давно, уже десятки лет, наукой отвергнуты.

Та тепловая энергия, которая связана с химическим составом земного вещества - с концентрацией в нем радиоактивных химических элементов, которые наблюдаются в окружающих горных породах, - вполне, с огромным излишком достаточна для научного объяснения всех тепловых и динамических процессов, нашей планете свойственных. Больше того, гранитная оболочка, богатая радиоактивными атомами, не может продолжаться глубоко внутрь планеты; наблюдаемый тепловой (по сути, холодный) режим Земли резко этому противоречит.

Особенно это недопустимо после новых крупных успехов в учении о радиоактивности, достигнутых в 1938-1939 гг.

§ 76. Опыты над распадением тяжелых атомов - урана, тория - недавно вскрыли новые большие явления, раньше неизвестные. Они вскрыли новый фактор, имеющий, мне кажется, большое значение в геологических процессах. Они выяснили значение нейтронных реакций цепного характера.

И в связи с этим становится ясным, что мы должны считаться с гораздо большей интенсивностью на Земле теплоиспускания радиоактивных элементов, чем это думали, например, во время Геологического конгресса в Москве в 1937 г., когда мне пришлось в последний раз выступать с докладом по радиогеологии. Но эта большая интенсивность выражается рассеянно в отдельных ограниченных местах планеты.

В связи с этим перед нами впервые открывается надежда научно подойти к разрешению одной из основных геологических загадок, которая не получала до сих пор никакого удовлетворительного ответа и, в сущности, не охватывалась ни одной из космогонических теорий.

К решению мы не могли подойти и исходя из того, что было нам известно до 1933 г. в области радиоактивности. Но, опираясь на эту область явлений, мы уже тогда твердо знали, что наше понимание этих процессов начальное, и мы могли быть уверены, что дальнейшее движение по этому пути приведет нас к разрешению загадки. Мне кажется, что мы сейчас в радиогеологии к такому разрешению подходим.

Я говорю о вулканизме в широком смысле этого слова, о причинах и источниках энергии вулканических извержений и магматических очагов. До сих пор геолог никакого сколько-нибудь конкретного ответа на вопрос о причинах этих явлений дать не мог. А между тем это явление ясно видно на протяжении всей геологической истории, начиная с катархея.

Нейтронные реакции, которые имеют характер цепных реакций, как показал недавно Нетцлин в Париже [10], позволяют, по-видимому, подойти к научному изучению этой проблемы. Независимо и почти одновременно Г.В. Горшковым [11] было указано и на выделение нейтронов в природе - в гранитных массивах Средней Азии, содержащих урановые соединения.

Как раз об этом мы сговаривались летом 1939 г. в Узком с ушедшим теперь из жизни крупнейшим исследователем вулканизма в нашей стране, дорогим долголетним моим другом и учителем Ф.Ю. Левинсон-Лессингом (1861-1939 гг.). Мы думали в ближайшую сессию поставить на обсуждение эту проблему. Ему не суждено было принять участие в этой работе. Но она должна быть сделана.

Температура при нейтронных реакциях может повышаться чрезвычайно быстро, в аспекте геологического времени внезапно, достигать величины многих сотен, может быть, тысяч градусов и вызывать взрывы газообразных, образовавшихся при этом веществ, воды в первую очередь, которые должны являться первоисточником вулканического извержения. Нам при этих условиях становятся понятными или получающими наукообразное объяснение и глубокие землетрясения, идущие в области Тихого океана, и вулканы, там находящиеся, лавы и газы которых выходят на поверхность планеты с глубин нескольких тысяч метров.

Это связано с тем, что в известных условиях, в урановых, а может быть, в ториевых месторождениях [12], хотя бы под влиянием воды, начинаются мощные нейтронные реакции, которые должны быть достаточны теоретически для образования магматических очагов и начала вулканического процесса. Сила этих явлений может длиться сотни тысяч и миллионы лет в одном и том же месте [13], но все же они всегда преходящи, и явление неизбежно замирает и кончается.

Нигде мы не видим действующих вулканов, заходящих за молодое третичное время, т.е. за десяток-другой миллионов лет.

К сожалению, сколько мне известно, методика Горшкова еще не выработана в удобной форме исследования и была испробована на гранитных породах, правда, в условиях урановых месторождений. Мне кажется, Радиевый институт Академии наук, где работает Г.В. Горшков, должен поставить своей очередной задачей уточнить эту методику. Так как она требует больших масс горных пород, то нужно произвести исследование на месте, в выходах лавовых потоков. Можно ожидать, что если указание Нетцлина правильно, то и после застывания лавы замирающее выделение нейтронов может происходить в течение долгого времени, может быть, тысяч и миллионов лет.

К сожалению, мы имеем в нашей стране действующие вулканы только в пределах Камчатки. Но в пределах Кавказа мы имеем вулканы и вулканические породы третичного и, может быть, даже четвертичного времени. На них могут быть произведены первые исследования, так как доступ к ним удобен.

Во всяком случае при отрицательном результате придется в этом явлении, о котором мы почти еще ничего не знаем, перейти к исследованию современных лав и современных извержений на Камчатке, где есть Академическая вулканологическая станция.

К содержанию книги: Академик Владимир Иванович Вернадский - Химическое строение биосферы Земли и ее окружения