Кроме веществ, постоянно участвующих в круговороте, имеются и такие, которые при повторных циклах выходят из него, образуя гидросферу и атмосферу. К таким компонентам, явно выходящим из цикла, относятся соли, растворенные в океане, например NaCl, масса которого в океане составляет 41,8∙1016 т, и все газы, входящие в состав атмосферы. Выпадение этих компонентов из круговорота твердого вещества не может вызывать сомнений. Другие объяснения появления этих веществ в воде и в атмосфере требуют надуманных и весьма искусственных допущений, вроде допущения о выбросах хлора вулканами.
Выпадение из круговорота вещества летучих или растворимых компонентов позволяет в этом же свете рассмотреть вопрос о происхождении гидросферы и атмосферы.
Если допустить, что холодное вначале вещество мантии нагрелось в каком-то слое до 374° С, то вода, содержащаяся в мантии, перейдет в пар и начнутся процессы взаимодействия воды и твердых пород. Это приведет к появлению поверхности раздела дренажной оболочки, к перемещению надкритических растворов и к выбросу их на поверхность Земли.
Так как главной составляющей выбросов является пар, то этим было начато образование первых скоплений воды на поверхности Земли. Постепенный разогрев вещества земной коры и мантии привел к образованию океанов и материков и к круговороту вещества между ними. О длительности существования нашей планеты в пределах 5—5,5∙109 лет имеются вполне достоверные данные, но нет сведений о длительности круговорота вещества мантии, т. е. времени разделения поверхности на материки и океаны. Нет, конечно, сведений и о том, какой была интенсивность круговорота вещества прежде. Можно сделать предположение, что вначале круговорота вещества не было совсем; что он был всегда таким же или он был еще более интенсивным. Представляется, что наиболее приемлемым является предположение, что вначале круговорота не было и что он появился 4 млрд. лет назад и достиг существующего в настоящее время. Если считать так, то, принимая среднюю интенсивность, равной половине существующей (6 км3/год), получим, что за 4∙109 лет в круговороте участвовало 24∙109 км3. При удельном весе вещества 3,3 это составит 80∙1018 т, что в четыре раза превышает массу всей земной коры в настоящее время. По объему это в пять раз больше, чем объем земной коры материков, равный 5,5∙109 км3.
Если же принять, что интенсивность сноса была постоянной, то общий объем вещества мантии, участвовавшего в круговороте вещества и прошедшего через материки, будет равен 160-1018 т, или (при плотности исходного вещества 3,3 г/см3) 48∙109 км3. Такой объем вещества при равномерном распределении его по всей поверхности Земли имел бы мощность 100 км. Эта величина мощности слоя переработанного вещества мантии почти точно совпадает с величиной, определенной А. П. Виноградовым.
Если вещество мантии содержит в своем составе такие компоненты, как вода, газы и растворимые соли, то они в процессе круговорота вещества должны быть в значительной мере извлечены из него. К процессам, в которых осуществляется извлечение подвижных компонентов, относятся следующие:
а) процессы выветривания поверхностных слоев горных пород под влиянием воды, воздуха (главным образом О2 и СО2), ветра, изменений температуры и т. п. с измельчением, растворением и выносом суспензии в океан;
б) процессы длительного перемывания и перемещения суспензии твердых пород в океане с отложением ее в пласты осадочных пород;
в) процессы взаимодействия погружающихся пластов осадочных накоплений с восходящими растворами, поднимающимися из недр в океаны, и вынос в океан компонентов, замещаемых другими, выпадающими из восходящих растворов в порядке метасоматических преобразований;
г) процессы взаимодействия пород с водой в надкритическом состоянии в оболочке земной коры, где господствуют сверхкритические температуры (374—450° С и выше) и сквозь которую проходят осадочные океанические породы, погружаясь в пределы мантии;
д) процессы высокотемпературного метаморфизма, динамомета-морфизма и т. п. во время нахождения бывших ранее осадочных пород в пределах верхней мантии и во время перемещения их из-под океанов под восходящие участки материков;
е) процессы взаимодействия пород и воды в надкритическом состоянии при восходящем перемещении пород из пределов мантии в состав земной коры континентов (главными процессами в этой оболочке земной коры для восходящих слоев пород являются процессы выщелачивания компонентов, растворимых в надкритическом паре при высоких температурах);
ж) процессы вымывания некоторых растворимых компонентов жидкой водой, постоянно проникающей в материковые толщи и промывающей породы восходящих блоков континентов.
При дальнейшем подъеме материковых пород они выходят на дневную поверхность, где завершается описанный цикл превращения пород в их круговороте.
На протяжении всей этой сложной цепи процессов взаимодействия, описанных в весьма схематичном виде, твердые породы претерпевают самые различные превращения, которые приводят к перераспределению компонентов слагающих породы, к накоплению наиболее растворимых в воде, к концентрированию других в виде рудных месторождений и к выделению подвижных компонентов, таких как вода и газы, из твердых веществ.
Общее количество воды, находящейся на поверхности Земли, подсчитано равным 1644∙1015 т. Это составляет 7% от литосферы. Если считать, что вода выделилась из того количества вещества мантии, которое преобразовалось в земную кору, то и тогда для накопления свободной воды гидросферы необходимо выделение 5—6% воды из преобразуемого вещества мантии. Такого высокого содержания воды в веществе мантии не могло быть.
Если же вести расчет по тому количеству вещества мантии, которое участвовало в круговороте вещества на протяжении 4 млрд. лет (80∙1018—160∙1018 т), то для накопления имеющегося количества воды необходимо освобождение ее в пределах 1—2% от веса пород мантии. Эта величина является не только не отпугивающей, но и вполне приемлемой.
Постоянство солевого состава океанов и морей, огромные массы и широкий ассортимент, включающий почти все элементы, а также полное отличие от состава солей речного стока представляется одним из свидетельств связи происхождения солей океана с солевым составом растворов дренажной оболочки. В. И. Вернадский писал: «В океане должны находиться все элементы».
Таким образом, анализ круговорота вещества между мантией: и земной корой вскрывает возможность естественного появления гидросферы на Земле.
—Источник—
Григорьев, С.М. Роль воды в образовании земной коры/ С.М. Григорьев.- М.: Недра, 1971.- 264 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
