Глава XII. ДИССИММЕТРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК И ГЕОСФЕР

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

Радиогеологическая обстановка диссимметрии

Два эмпирических научных обобщения должны быть приняты как исходные, и являются предпосылкой возможности обоих объяснений диссиммет- рии: 1) допущение, что все относящиеся сюда геологические явления в своей основе связаны с радиоактивностью земного вещества (см. гл. IX, X); 2) что все геологические явления, о которых дальше идет речь, вплоть до самых грандиозных, имеют место на небольшом верхнем объеме планеты, далеко лежащем от ее глубинных частей, т.е. в планетном масштабе на ее поверхности (см. § 55).

Глубинные слои планеты - глубже 1000 км (наблюдение - единичный факт дает максимум 800 км), т.е. глубже 0,12-0,15 среднего земного радиуса, никоим образом не проявляются в каких бы то ни было геологических явлениях планеты. Это утверждение лежит в коренном противоречии с теми, например, идеями, которые развивал Э. Зюсс, огромное значение которого указано мною раньше, и которые до сих пор фактически господствуют в среде геологов нашей страны. Таким образом, нужно считать, что 0,88-0,85 объема планеты, т.е. почти вся она инертна и неизменна и не проявляется в геологических процессах. Сейчас проф. Б.Л. Личков [11] пришел независимо к аналогичному выводу о значении астрономических явлений для объяснения астеносферы.

Данные планетной астрономии указывают, что таково же строение всех планет без исключения. Они являются инертными холодными телами в главной своей массе (см. § 16). Это понято было только несколько лет тому назад. Как раз в это же самое время было в геологии положено начало новой ее отрасли - радиогеологии (см. гл. IX, § 71).

Выделение тепла радиоактивными элементами

Элемент         Количество в планете, г      Количество выделяемой теплоты, г/кал в час

Уран   28,08 • Ю20   22,15 • 1016

Торий 92,11 • Ю20   20,27 • 1016

Калий 8,81 • 1024     8,98 • 1015

Рубидий         2,99 • 1022     1,99 • 1014

Самарий        2,62 • 1021     6,17 • 1015

Химический состав горных пород дает нам возможность определения того тепла, которое неизбежно все время выделяется радиоактивными элементами. Это выделение тепла связано с разрушением атомов, причем они переходят в атомы, которые, как нам представляется теперь, в конечном результате являются инертными, тепла не выделяющими и вполне стойкими.

Большое значение для геологии имеет тот факт, что ряд из этих атомов уменьшают выделяемое ими тепло в ходе геологического времени вследствие того, что половина их распадается, длительность их временна, она много меньше длительности геологических процессор. Таков, например, актиноуран, половина которого распадается в сотни миллионов лет, тогда как геологические процессы, нами изучаемые, длятся миллиарды лет.

Радиоактивные атомы, которые имеют значение в радиогеологии, суть следующие: 19 - калий, 37 - рубидий, 62 - самарий, 84 - полоний, 88 - радий, 89 - актиний, 90 - торий, 91 - протактиний, 92 - уран и актиноуран (изотоп урана атомного веса - 235)  [19].

Эти элементы в течение геологического времени переходят, соответственно: в свинец атомного веса 206, в свинец атомного веса 207, в свинец атомного веса 208, кальций атомного веса 40, в стронций атомного веса 87. Самарий переходит в неодим .

Это то явление изменения химического состава нашей планеты в эоны лет, о котором упоминалось в § 19-21 гл. II и всей грандиозности которого мы сейчас еще не можем точно охватить.

Исходя из представлений Вашингтона в 1929 г. [13] и Урри в 1933-1936 гг. [14] о строении нашей планеты, В.Г. Хлопин в 1937 г. дал табл. 7 содержания радиоактивных элементов на нашей планете и то количество грамм- калорий, которое они выделяют в час [15].

В этой таблице приведены цифры только для более распространенных радиоактивных элементов. Принятие во внимание других не изменит значительно общей картины.

Длительность геологических процессов не меньше нескольких миллиардов лет. Очень часто приходится слышать о возрасте Земли, но в действительности мы не имеем никаких данных для суждения об этом, кроме космогонических представлений, едва ли имеющих серьезное значение, и правильнее будет говорить не о возрасте Земли, а о длительности геологических процессов, нами изучаемых (см. § 66).

Таблица 8

Выделение тепла радиоактивными элементами 3 и 2 млрд лет тому назад

Два миллиарда лет тому назад выделялось тепла (кал/ч):

Три миллиарда лет тому назад выделялось:

29,12- 1016 27,80 • 1016 22,78 • 1016 1,94- 1016

ураном I актиноураном

торием калием

34,06 • 1016 162,2 • 1016 24,12 - 1016 2,82 • 1016

ураном I актиноураном

торием калием

Эта длительность не превышает немногих миллиардов лет. Актиноуран распадается на половину своей массы в 400 млн лет. Уменьшение его теплового эффекта явно должно сказываться в геологических процессах в течение геологического времени. Это видно из следующей таблицы В.Г. Хлопи- на, которую я здесь привожу (табл. 8).

Работы последних лет указали нам, что распадение актиноурана должно сказываться и в другом явлении - в вулканических процессах нашей планеты ().

Вычисления, которые мной здесь приведены, все основаны на суммарных подсчетах для целой планеты и могут иметь значение, скорее, как схемы, а не выводы точных эмпирических обобщений. Эти последние мы получаем, когда переходим в ту область планеты, в широком смысле в астеносферу, в которой мы можем опираться на конкретные эмпирические данные, т.е. в область массивных горных пород. Наши знания об этих породах, о содержании в них радиоактивных элементов могут быть выражены в следующей таблице, которая выражает годовое выделение тепла на тонну вещества и на кубический километр, принимая во внимание только уран, торий и калий. Это таблица А. Холмса 1926 г. [16], и она требует проверки и поправок (табл. 9).

Эта таблица показывает нам, что в кислых породах, какими являются гранит и гранодиорит и которые отвечают гранитной оболочке, мы имеем количество калорий на кубический километр втрое или вчетверо больше, чем то, которое максимально может допускаться в подгранитной оболочке для основных пород. Для подгранитной оболочки, может быть, наиболее точные данные можно иметь из изучения базальтовых покровов, так как они явно выходят в своем генезисе за пределы гранитной оболочки. Но это - породы вулканические, вышедшие на земную поверхность из трещин и не отвечающие тем магмам или пластическим массам, которые лежат в подгранитной оболочке. При своем выходе на дневную поверхность они должны были захватить и переработать гранитные породы, встреченные ими на значительном участке их пути, и обогатиться радиоактивными элементами. Три другие породы - габбро, эклогит и дунит, приводимые Холмсом, основаны на представлениях, чрезвычайно гипотетических и не выдерживающих научной критики. Они должны быть отброшены.

Мы можем сейчас только допустить с большой долей вероятности, что уменьшение, минимум, в четыре раза количества тепла в подгранитной оболочке достаточно для объяснения теплового максимума, находящегося в верхней части подгранитной оболочки.

Тепловой эффект горных пород (кал/год на 1 км3)

Гранит           15,9 кал/106 г            42,2 кал/109 км3

Гранодиорит 13,3     36,4

Базальт (покровы)    3,9       11,4

Габбро           3,9       11,7

Эклогит         1,7       5,8

Дунит 1,9       6,6

Этот максимум находится только под континентом и под океанами, под которыми есть гранитная оболочка (см. § 71). Недостаток точных научных данных, несмотря на огромную литературу, здесь чрезвычайно сказывается; необходимы новые измерения химического состава и радиоактивного теплового эффекта для наших базальтовых покровов, столь распространенных на территории Союза в виде сибирских траппов. Сейчас, конечно, во время борьбы за существование нашего народа и государства, эти работы не могут быть поставлены, но они должны быть выдвинуты и решены не вычислением, а эмпирически; сами породы должны быть измерены микрокалориметром (см. § 20), независимо от химического и радиологического их анализа.

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