Верхняя астеносфера источник тепла и природных...

ВЕРХНЯЯ АСТЕНОСФЕРА ИСТОЧНИК ТЕПЛА И ПРИРОДНЫХ КАТАКЛИЗМОВ ЗЕМЛИ

Глубинное тепло Земли является одной из составляющих в топливно-энергетическом балансе многих стран. Однако, в настоящее время тепловая энергия Земли извлекается лишь из приповерхностных источников, имеющих температуру не более 400;С, что не достаточно для выработки количества электроэнергии, сопоставимого с той, что дают тепло- или гидростанции [8]. Вследствие этого, доля гидротермальных ресурсов в топливно-энергетическом балансе промышленно-развитых стран составляет всего лишь 5-10% [5]. Такое положение вещей является результатом недоизученности данного явления, в силу чего коренной вопрос геотермии – о «природе теплового потока из земных недр» остаётся открытым. Эта недоизученность оборачивается колоссальными издержками экономического, экологического и, как следствие, политического характера, в основе которых лежит постоянный дефицит традиционных видов энергоносителей. В частности, этот дефицит заставил обратиться к такому, далеко не безопасному, виду энергии, каким является ядерное топливо. Как показал трагический опыт последних десятилетий, атомная электростанция – это «мина замедленного действия», что заставило ряд стран отказаться от использования атомной энергии. Таким образом, вопрос о широкомасштабном использовании безопасного, дешёвого и практически неисчерпаемого глубинного тепла Земли должен стать главнейшим для мировой науки в самое ближайшее время.
 
Несомненный интерес для изучения этого явления с целью выработки стратегии извлечения тепла Земли из больших глубин представляют данные глубинного сейсмического зондирования Сибирской платформы [2]. Полученные данные коренным образом меняют наши представления о рельефе подошвы жёсткой оболочки Земли, залегающей на геосфере «С», то есть на верхней астеносфере. Как выяснилось, мощность жёсткой оболочки Земли в данном регионе оказалась далеко не однородной: от 50 до 200 км. (рис. 2). Обращает на себя внимание локальный участок с поперечником ;300х500 км., расположенный в бассейне среднего течения р. Нижней Тунгуски. Здесь установлена наименьшая ; 50-80 км. мощность твёрдой оболочки Земли и наибольшая величина теплового потока: >50 мВт/м2 [1] (рис. 2). Данный участок является центральной частью гигантской структуры – так называемого литосферного «плюм-вулканогена», в которой весьма активные вулканические процессы продолжались дольше всего и закончились лишь в среднем триасе [7].

Уменьшение теплового потока имеет место там, где увеличена мощность жёсткой оболочки Земли (рис.2). Этот пример показывает, что тепловой поток чётко коррелируется с мощностью жёсткой оболочки Земли: чем меньше её мощность, тем интенсивнее на дневной поверхности тепловой поток.
 
Указанный участок может стать «центром генерации тепла и электроэнергии», столь необходимых для Среднесибирского региона с его уникальным комплексом месторождений полезных ископаемых. Участки, подобные нижнетунгускому, должны рассматриваться как потенциально перспективные на извлечение тепла из больших глубин Земли. Выявление подобных участков в других регионах естественно потребует, в сочетании с температурными замерами, проведение работ по изучению рельефа подошвы жёсткой оболочки Земли с помощью глубинного сейсмического зондирования.

Таким образом, источником глубинного тепла является геосфера, залегающая под жёсткой оболочкой Земли – так называемая верхняя астеносфера (рис. 1). Её подошва расположена на глубине 410 км. от дневной поверхности, что соответствует геофизической «границе Лемана» [4]. Верхняя граница неровная, что обусловлено различной мощностью залегающей выше литосферы (геосфера «В») [7]: под континентами мощность геосферы «С» местами может равняется нулю, в то время, как под океанами достигать 300 км. [6]. Особенностью данной геосферы является её аномальный разогрев – до 1300-1500;С [6]. Такой разогрев, по-видимому, обусловлен воздействием гигантских тепловых потоков, получивших название «суперплюмов» [3]. Последние, зарождаясь вблизи внутреннего ядра Земли, а именно, в геосфере «F» [6,7] (рис. 1) и имея температуру до 4000;С, «прожигают мантию, достигают самых верхних оболочек Земли и оказывают на них тепловое воздействие на протяжении сотен миллионов лет» [3].

Начиная с юрского периода (примерно 160 млн. лет тому назад) это воздействие оказывается в основном лишь на геосферу «С». Это объясняется тем, что к этому времени над указанной геосферой сформировалась жёсткая оболочка Земли и свободный выход в космос тепловой энергии прекратился. Вся поступающая с суперплюмами тепловая энергия стала аккумулироваться в данной геосфере, что и привело к её аномальному разогреву. Как известно, жёсткая оболочка Земли состоит из двух слоёв. Верхний слой, так называемая кора (геосфера «А»), а точнее, её фундамент, образовался 3,5-4 млрд. лет назад и представлял собой разрозненные плиты (будущие континенты), мощность которых достигала 40 км. Будучи разобщёнными друг от друга, они не могли препятствовать свободному выходу в космос тепловой энергии Земли. Нижний слой, так называемая литосфера (геосфера «В»), постепенно прирастал снизу к плитам верхнего слоя, увеличиваясь по мощности и по латерали, заполняя промежутки между плитами верхнего слоя. В ходе этого процесса возможность свободного выхода тепловой энергии в космос постепенно уменьшалась. Этот процесс завершился примерно 160 млн. лет назад, то есть в юрском периоде, когда окончательно сформировались планетарные литосферые плиты, мощность которых варьирует от нескольких десятков километров под океанами до 100-250 км. под континентами. С этого времени весьма ограниченный выход тепловой энергии в космос мог происходить лишь в местах неплотной стыковки литосферных плит. Таким образом, под геосферой «В» образовалась зона аккумуляции тепловой энергии Земли планетарного масштаба. Этот факт является ответом на коренной вопрос геотермии – «о природе теплового потока из земных недр»: аккумулятором и главным источником тепловой энергии Земли является геосфера «С», то есть верхняя астеносфера.
 
Верхняя астеносфера является не только источником тепловой энергии. Процессы, происходящие в данной геосфере, таят в себе угрозу периодических катаклизмов,  а также угрозу катастроф планетарного масштаба. Так, погребение раскалённой верхней астеносферы под литосферу привело к кардинальному изменению климата планеты в сторону похолодания, что вызвало массовую гибель холоднокровных гигантских пресмыкающихся и резкому сокращению площадей распространения теплолюбивой флоры.  Постоянный приток с суперпюмами тепловой энергии продолжался и продолжается по сегодняшний день, что приводило и приводит к нарушению теплового баланса в данной геосфере. Следствием этого являются «взрывные» процессы, постоянно идущие на стыках литосферных плит. Поэтому наиболее достоверной причиной землетрясений являются взрывные выбросы в космос избытка тепловой энергии, накапливающейся в локальных очагах вдоль полос соприкосновения литосферных плит. Это подтверждается данными по пространственному размещению очагов землетрясений [6]. Следовательно, землетрясения – это следствие моментального восстановления теплового баланса в геосфере «С».
 
Кроме того, вызванные переизбытком тепловой энергии колоссальные напряжения в жёсткой оболочке Земли стали приводить к нарушениям в её сплошности в виде глубинных разломов и зон растяжения. Избыточная тепловая энергия, проникая по этим трещинам, способствует образованию магматических очагов в геосферах «А» и»В» с последующим выбросом в космос её избытка через вулканы центрального или трещинного типа, что также сопровождается землетрясениями.
 
Вулканизм и землетрясения нередко оборачиваются трагическими последствиями для людей. Тем не менее, наличие хотя и ограниченной возможности выброса в космос избыточного количества тепловой энергии является для нашей планеты величайшим благом. Как только этой возможности не будет, то есть когда литосферные плиты, возможно в недалеком геологическом будущем, окончательно сомкнуться и, тем самым, образуют сплошной непроницаемый «панцирь» Земли, произойдёт катастрофический взрыв. Тогда Земля может повторить судьбу планеты, некогда существовавшей между Марсом и Юпитером и потерпевшей подобную катастрофу. Обнаруженные между этими планетами многочисленные осколки, имеющие неправильную форму, являются, вероятно, фрагментами её жёсткой оболочки. Самый крупный из них, имеющий в поперечнике 770 км., получил название Церера.
 
Иными словами случится то, о чём нас предупреждал великий гражданин Земли Жюль Верн в своём послании человечеству – книге под названием «Таинственный остров», где под этим «островом», в одночасье уничтоженным стихией, подразумевалась планета Земля. В этом послании Жюль Верн показал, что все, так называемые технические «достижения» человека – ничто по сравнению с силами Природы. Изучение этих сил должно стать главнейшей задачей для человечества, если оно хочет сохранить себя в грозном океане космоса.
 
Выводы
1. Аккумулятором и источником глубинного тепла Земли является геосфера «С», так называемая «верхняя астеносфера»;
2. Нарушения в тепловом балансе в геосфере «С» приводят к взрывным процессам, вызывающим землетрясения, и оживлению вулканической деятельности;
3. Разработка методов извлечения тепловой энергии из больших глубин Земли с целью ликвидации дефицита в энергоносителях должна являться главнейшей задачей мировой науки в самое ближайшее время.

Список литературы
1. Дучков А.Д. и др. Температура криолитозона и радиогенная теплогенерация в земной коре Северной Азии. Новосибирск. Изд. НИЦОИГГМ СОРАН, 1994 г., с. 143;
2. Епифанов В.А., Родин Р.С. Рельеф подошвы литосферы – определяющий фактор размещения траппового и кимберлитового магматизма на Сибирской платформе. Материалы научно-практической конференции, посвящённой 30-летию ЯНИГП ЦНИГРИ АК «АЛРОСА», Мирный, 1998 г., с. 258-260;
3. Летников Ф.А. Дегазация Земли, как глобальный процесс самоорганизации. Материалы Международной конференции памяти ак. П.Н. Кропоткина, 20-24 мая 2002 г., г. Москва, ГЕОС, 2002 г., с. 6-7;
4. Пущаровский Ю.М., Пущаровский Д.Ю, Геосферы мантии Земли. Геотектоника, 1999 г., №1, с. 3-14;
5. Советский энциклопедический словарь. Москва, «Советская энциклопедия», 1984 г.;
6. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли. Москва, Изд-во МГУ, 2002 г., с. 240-258;
7. Фомин Ю.М. Восточносибирский литосферный плюм-вулканоген. http://www.proza.ru/2011/02/18/1151;
8. Хуторской М.Д. Введение в геотермию. Изд-во РУДН, 1996, 156 с.