Великая геологическая революция и ядерные отходы

В статье рассмотрена революция в геологии 60-х годов, когда от теории геосинклиналей перешли к тектонике плит. У нас тектоника плит окончательно не победила до сих пор. Аналогично тектонике плит у нас не приняли разработанную на западе систему безопасного захоронения ядерных и радиоактивных отходов (РАО). В результате мы имеем недоделанную геологию, которая вместе с атомщиками участвует в преступлении перед будущими поколениями при сооружении могильника высокоактивных отходов в Красноярском крае.


Теория геосинклиналей

Пожалуй, нет ни одного человека, который бы не знал про революцию в физике в начале 20 века, когда были созданы две теории относительности и квантовая механика. Но про революцию в геологии в 60-х годах мало кто знает. Эта революция прошла для населения незаметно. Сейчас все знают про дрейф континентов, про срединные океанические хребты, откуда изливается геенна огненная, а также про окраины океанов, где располагается большинство вулканов. Но так было не всегда.

До 60-х годов основной теорией геологического строения Земли была теория геосинклиналей. Чтобы не написать какую-нибудь ересь, цитирую Википедию: «Тео;рия геосинклина;лей — геологическая теория, объясняющая тектонические процессы в истории Земли цикличными колебательными движениями земной коры, которые обнаруживали себя в появлении складчатых областей — геосинклиналей. Эта теория получила широкое развитие с конца XIX века до 60-х годов XX века».

«Теория геосинклиналей основана на представлении о циклических колебательных движениях, где на месте крупных опусканий (прогибов), могут образоваться поднятия. Согласно этой теории начальной стадии геосинклинального режима соответствуют активные тектонические процессы, сопровождаемые опусканием крупных участков земной коры. Для этой стадии характерен активный интрузивный магматизм. Далее, в результате постепенного затухания этих колебаний, на смену геосинклинальному режиму приходит платформенный. Платформенный режим характеризуется слабыми тектоническими движениями, малыми мощностями осадочных образований. Впоследствии на месте платформ развиваются «постплатформенные орогены».

В геологии синклиналью называется изгиб пород вниз, а антиклиналью – вверх. Геосинклиналь вначале тоже представляет собой большой изгиб вниз, затем на этом месте образуются горы, но название геосинклиналь сохраняется. Остальные термины не расшифровываются, кому интересно, может посмотреть в Сети.

Чтобы представить написанную в Википедии геологическим языком галиматью, в начале статьи приведены картинки из [1]. Рисунки 1 – 3 иллюстрируют последовательное превращение геосинклинали в платформу. На рисунке 1 показана геосинклинальная стадия процесса, на рисунке 2 показано горообразование, и на рисунке 3 показано превращение гор в платформы из-за их эрозии и денудации.

Теория геосинклиналей возникла для объяснения того факта, что морские отложения находят высоко в горах. Теория объясняет, как они туда могли попасть. Но в этой теории нет объяснения, за счет чего могут происходить вертикальные колебания земной коры. Было предположение, что из-за охлаждения Земли она уменьшается в объеме, а кора вроде как бы сморщивается.

Вообще говоря, приведенные рисунки с симметричной геосинклиналью не являются характерными. Чаще геосинклинали наблюдаются на краю платформ, тогда с одной стороны геосинклинали залегает континентальная кора, с другой – океаническая. В таком случае вначале геосинклиналь называется краевым прогибом.

Континентальная кора имеет мощность несколько десятков км, сверху залегает гранитоидный слой, снизу – базальтовый, границу называют границей Конрада. Океаническая кора состоит только из базальтового слоя толщиной около 5 - 10 км.

Нижней границей земной коры является граница Мохоровичича, на которой происходит скачкообразное увеличение скорости сейсмических волн с глубиной. Ниже этой границы полагается, что располагается мантия. Но на границе Мохоровичича не происходит изменений в составе пород. Поэтому в настоящее время этой границе не придается особого значения, а земную кору вместе с верхней мантией называют литосферной плитой.


Гипотеза Вегенера 

Люди давно заметили, что граница западного берега Африки примерно совпадает с восточной границей Южной Америки. В 1912 году немецкий геофизик и метеоролог А.Л. Вегенр высказал предположение, что Африка и Южная Америка раньше были единым континентом, но он раскололись, а Африка и Южная Америка отдрейфовали друг от друга на ширину Атлантического океана.

Для доказательства своего предположения, кроме сходства границ, Л.А. Вегенер использовал еще тот факт, что геология и палеонтология западной Африки такие же, как и восточной Южной Америки. Тем не менее, предположение Л.А.Вегенера не нашло поддержки, а сам он погиб во время экспедиции в Гренландию в 1930 году. Теория же геосинклиналей господствовала до 60-х годов.


Тектоника плит

Возрождению идей Л.А. Вегенера в 60-х годах способствовало составление карт рельефа дна океанов, на которых были выявлены линейные срединные океанические хребты, возвышающиеся примерно на 1 – 2 км над дном. На основании этого американцами было сделано предположение, что в этих хребтах происходит извержение магмы, раздвигающее дно океанов. Этот процесс получил название спрединга.

Кроме исследований рельефа проводилась глубоководная магнитная съемка дна океанов, в основном исследовался Атлантический океан. Эта съемка позволила выявить линейные или полосовые магнитные аномалии, симметричные относительно срединных хребтов. Получается, что породы с одинаковой намагниченностью фиксировались на одинаковом расстоянии от хребтов, но по разным сторонам. Это дало основание американским ученым доказать, что раздвижение, или иначе спрединг дна океана действительно происходит.

Третьим доказательством спердинга дна океанов являлись результаты глубоководного бурения, выполненные специальным американским судном «Гломар Челленджер». Пробы пород, полученные этим судном, были тем старше, чем дальше они находились от срединных океанических хребтов. Таким образом, американцы неоспоримо доказали, что происходит раздвижение дна океанов от срединных хребтов. Вообще говоря, с американцами связано практически все послевоенное развитие всех наук.

В «Прозе.ру» можно помещать только один рисунок перед статьей. Данная статья является сокращенным вариантом моей статьи [2], которая была опубликована на сайте «Проатом». В статье [2] приведены соответствующие рисунки, желающие могут посмотреть эти рисунки.

На рисунке 4 статьи [2] показана схема строения срединного океанического хребта, рисунок приведен из Википедии. Из этого рисунка видно, что восходящие потоки магмы являются движущей силой раздвигающей дно океанов. Иными словами, горизонтальное движение литосферных плит происходит за счёт мантийных конвективных течений магмы. Течения возникают из-за разности температуры поверхности Земли и ее центральной части, которая оценивается до 5000 оС.

В свое время Ломоносов написал: «Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому». Согласно этому, если в одном месте дно океанов возникает, то в другом месте дно должно исчезать. Исчезновения литосфер называется субдукцией, а место, где это происходит, называется зоной субдукции. В Википедии приведены рисунки с тремя примерами зон субдукции.

На рисунке 5 статьи [2] показана зона субдукции, когда океаническая литосферная плита погружается под континентальную плиту. Это соответствует краевому прогибу, рассмотренному в разделе про геосинклинали. Примером такой зоны субдукции является западный берег Южной Америки. При субдукции на континентальной плите происходит горообразование за счет соскабливания отложений с океанической плиты, при этом морские отложения оказываются высоко в горах.

Из рисунка 5 видно, что литосферная плита перемещается по части мантии, которая называется астеносферой, она расположена на глубине 100 – 120 км на континенте и на глубине 50 – 60 в океане. Астеносфера значительно менее вязкая, чем вышерасположенная литосфера, что дает возможность литосферной плите скользить по астеносфере.

Наклонная зона контакта океанической и континентальной литосферных плит, показанная на рисунке 5, называется зоной Беньофа, иногда еще добавляют фамилии Вадати и Заварицкого. Эта зона была обнаружена еще в 20 - 30-х годах, в виде неровной поверхности на которой расположены гипоцентры землетрясений, глубина зоны Беньофа достигает 700 км. Тектоника плит объяснила, почему гипоцентры землетрясений лежат на контакте плит: перемещение плит происходит неравномерно, в отдельных местах накапливается напряжение, которое провоцирует резкое смещение плит и, соответственно, землетрясение.

Из рисунка 5 видно, что вулканы также приурочены к зоне Беньофа. Если с землетрясениями все понятно, то с вулканами, похоже, однозначного ответа нет. Раньше писали, что из-за трения плит выделяется тепло, из-за которого породы расплавляются и в виде магмы поступают вверх, большое давление также способствует этому процессу. Но сейчас я не нашел подобных объяснений.

Сейчас чаще пишут, что магма по трещинам поступает из очагов, расположенных в мантии, а погружение океанической плиты в мантию способствует этому процессу, возможно, плита выдавливает магму. Об источниках тепла, необходимых для возникновения очагов вулканов, однозначного ответа нет, называют радиоактивных распад, тектонические нарушения и плавление из-за уменьшения давления. Поступление магмы из мантии может происходить и без субдукции, например, вулканы Гавайских островов связывают с горячими точками в мантии.

Океаническая литосферная плита не обязательно должна подныривать под континентальную. На рисунке 6 статьи [2] показана субдукция одной океанической плиты под другую, тоже океаническую. В результате из вулканов образуются дугообразные цепочки остовов, называемые островными дугами. Примерами являются Курильские, Алеутские и Марианские острова. Дугообразность связана с шарообразной формой Земли, чем более круто одна плита подныривает под другую, тем больше радиус дуги, например, западное побережье Южной Америки, в отличие от упомянутых островов, имеет практически прямую форму из-за того, что океаническая плита очень круто подныривает под континентальную.

Процесс столкновения континентальных литосферных плит называется не субдукция, а коллизия континентов. На рисунке 7 статьи [2] показана зона коллизии двух континентальных плит, видно, что, как и при субдукции одна континентальная плита подныривает под другую, тоже континентальную, при этом происходит горообразование на плите, под которую подныривает другая плита. Примером коллизии являются горы Гималаи.

Раздвижение литосферных плит происходит не только в океане, континентальные плиты тоже могут раздвигаться. Этот процесс называется не спредингом, а  рифотообразованием, рифтогенезом, или рифтингом. В результате образуется рифт – крупный тектонический разлом с крутыми склонами. Типичным рифтовым образованием является озеро Байкал. На рисунке 8 статьи [2], взятом из Википедии, показано образование рифта из-за поднятия  к поверхности больших участков горячей мантии — плюмов, приподнимающих и растягивающих кору. Образование рифтов сопровождается землетрясениями и вулканизмом. При дальнейшем развитии рифтинга образуется океаническая кора и рождается новый океан, примером этому является Красное море.

Обычно выделяют 8 главных литосферных плит. Одна из схем литосферных плит приведена на рисунке 9 статьи [2]. Описанные выше процессы в конечном итоге ведут к тому, что площадь континентов увеличивается.  Полагается, что первые блоки континентальной коры возникли в самую раннюю архейскую эру. Также полагается, что континенты каждые 400—600 млн лет собираются в огромный материк — суперконтинент. Современные континенты образовались 200 - 150 млн лет назад, в результате раскола суперконтинента Пангеи.

Сейчас континенты находятся на этапе почти максимального разъединения. Атлантический океан расширяется, а Тихий океан закрывается. Индостан движется на север и сминает Евразийскую плиту, но, видимо, ресурс этого движения уже почти исчерпан, и в скором геологическом времени в Индийском океане возникнет новая зона субдукции, в которой океаническая кора Индийского океана будет поглощаться под Индийский континент. Таково краткое описание тектоники плит.


Воспоминания о геологической революции

Из представленных выше разделов совершенно ясно, что в 60-х годах тектоника плит поставила с головы на ноги всю существовавшую ранее геологию, основанную на теории геосинклиналей. Представляет интерес, как революционные результаты завоевывали место под солнцем в мире и у нас.

Я окончил геофизический факультет Свердловского горного института в 1971 году, т.е. моя учеба совпала с геологической революцией. Однако, на учебном процессе это никак не сказывалось, нам вдалбливали в головы весь бред теории геосинклиналей. В этой теории выделяют несколько фаз складчатости, из которых в памяти зачем-то остались Герцинская, Каледонская и Альпийская фазы складчатости и остальная хрень. Преподаватели ничего не рассказывали ни про линейные магнитные аномалии, ни про судно «Гломар Челленджер», ни про спрединг, ни про субдукцию.

Я не помню, чтобы мы студентами обсуждали все эти результаты, вино и девушки нас тогда интересовали значительно больше. Тем не менее, из научно-популярных журналов я в общих чертах знал про тектонику плит, например, в журнале «Природа» приводились результаты, полученные по каждому рейсу «Гломар Челленждера». Но ощущения, что в геологии произошла грандиозная революция, не было. Кстати, согласно воспоминаниям об Октябрьском перевороте 1917 года, у людей тогда тоже не было ощущения, что произошло что-то грандиозное.

После института я три года по распределению проработал в геолого-геофизической экспедиции в Магаданской области. Производственным геологам на тектонику плит было не то, чтобы наплевать, но никакой пользы в поисках золота на Колыме они от нее не видели. Однако, мы, молодые, начитавшись кое-чего, помнится, выделяли трансформные разломы в Охотско-Чукотском вулканогенном поясе, связанные с тектоникой плит.

Второй раз я столкнулся с геологией, когда в конце 80-х годов сдуру год проработал в геологическом НИИ, это был самый черный год моей жизни. Меня ужаснуло, что даже через 20 лет после возникновения тектоники плит, все геологи в этом НИИ поголовно писали свои опусы на основании теории геосинклиналей. В этом идиотизме они видели свою верность и несгибаемость, типа верности заветам Сталина и Ленина. Директор этого НИИ как-то изрек, что геолог должен руководствоваться эмоциями и интуицией. С тех геологию, как науку, я всерьез не воспринимаю, а к самим геологам возникло сомнение о их нормальности и опасение, что ненароком могут и укусить.

Было забавно, когда к нам приехала женщина геолог с Камчатки, она рассказала, что им начальство строго настрого велело все писать на основе тектоники плит, т.к. там зона субдукции, и они больше найдут полезных ископаемых, если будут использовать эту тектонику. Еще рассказывали, что в наших высоких геологических кругах тектонику плит встретили в штыки, даже доходило до того, что на сцене кидались стульями, такие дебаты были.

Геологи разделились на сторонников тектоники плит – мобилистов и сторонников теории геосинклиналей – фиксистов. Я у всех знакомых геологов спрашивал, кто они фиксисты, или мобилисты. Зарубежные геологи все, как один, говорили, что они мобилисты. Большинство наших геологов честно говорили, что они фиксисты, или начинали лукавить, что и та и другая теории верны, а все зависит от места: вблизи океана надо использовать тектонику плит, а на континентах далеко от океана лучше пользоваться теорией геосинклиналей.

Один геолог твердо сказал, что он убежденный фиксист потому, что когда он ходит с геологическим молотком, то все о чем написано в теории геосинклиналей они видит в натуре. А одна почтенная дама при упоминании мной тектоники плит прямо раскалилась до бела, заклеймив последними словами тектонистов-мобилистов. Т.е. в геологии происходило то же, что и в биологии с генетикой, когда клеймили вейсманистов-менделистов-морганистов. Если с генетикой, слава богу, разобрались, то в геологии пока не видно света в конце тоннеля.

Когда одно и то же дело делают люди разных профессий, то между ними существует не то, чтобы вражда, а своего рода конкуренция, а также принижение и высмеивание друг друга. Вспомним Чехова: «Ты, Каштанка, насекомое существо и больше ничего. Супротив человека ты всё равно, что плотник супротив столяра...». Исторически сложилось, что в геологии геофизики считают геологов существами насекомыми, а те, естественно, считают геофизиков еще чем-нибудь похуже.

Поскольку я отношу себя к геофизикам, то все исследования геологов в районе размещения могильника высокоактивных отходов в Красноярском крае априори имею право считать туфтой. Это право еще подтверждается тем, что исследования геологов выполнены на основе теории геосинклиналей.


Красноярский могильник высокоактивных ядерных и радиоактивных отходов

Проект пункта глубинного захоронения высокоактивных РАО (ПГЗРО) в Красноярском крае был разработан к 2011 году практически без геологического изучения выбранного участка. Место размещения ПГЗРО было назначено по указке руководства Горно-химического комбината (ГХК) исключительно из-за близкого расположения к Комбинату.

Мной написано более десятка статей о том, что выбранное место расположения могильника абсолютно непригодно для захоронения РАО из-за сильной трещиноватости архейских гнейсов, слагающих участок, что приводит к недопустимо высокой величине коэффициента фильтрации. В статье [3] мной было показано, что красноярские геологи, проводившие изучение участка, занизили коэффициент фильтрации до 100 раз, чтобы угодить атомщикам. Поэтому сооружение ПГЗРО является преступлением перед будущими поколениями, которым придется перезахоранивать отходы, затраты на это могут быть соизмеримыми с затратами на ликвидацию последствий Чернобыльской аварии.

Очень показательно, что красноярские геологи в своих статьях и отчетах для описания геологии участка ПГЗРО использовали теорию геосинклиналей. Но далеко не всех геологов можно считать продажными фиксистами. В этом плане очень интересен отзыв Н.Ф. Васильева на статью [4] в Уральском геологическом журнале. В отзыве я впервые прочитал об истории участка ПГЗРО с точки зрения тектоники плит, все остальные геологи использовали теорию геосинклиналей.

Вот что написано в отзыве: «Теперь немного об этих взбросо-надвигах и о тектонической истории кряжа на границе мезозоя и кайнозоя. Во весь голос о них заявили лет двадцать назад академик В.С. Сурков и доктор геол.–мин. наук В.С. Старосельцев (НО СНИИГГИМС, Новосибирск) в своей работе "Строение земной коры юго-западной части Сибирской платформы" (за точность названия не ручаюсь). Опираясь на данные сейсмозондирования, они показали, что Енисейский кряж представляет собой горстовое сооружение с узкой глубинной частью и широкой приповерхностной (структура пальмового дерева). Его выдвижение произошло в конце мезозоя или начале кайнозоя и сопровождалось надвиганием-«наползанием» выдвинутых пород на осадочные комплексы Западно-Сибирской низменности и чехла Сибирской платформы (на 10-30 км по горизонтали). Причины этого явления назывались разные. По-моему мнению, это выдвижение произошло в результате глобальной коллизии субконтинента Индостан с южным обрамлением Евразии, в результате чего возникли Гималайские горы, а вдали от надвига образовалась рифтовая система Байкала».

На основании реконструкции строения участка по тектонике плит Н.Ф. Васильев приходит к следующему выводу: «Таким образом, грандиозность позднемеловых движений можно считать доказанной и надежда, что гнейсы в районе полигона "Енисейский" ими не затронуты – явный самообман. К тому же в течение кайнозоя на кряже были новые тектонические подвижки, о чем свидетельствуют разломы, секущие бельскую и кирнаевскую свиту возле пос. Рыбного на Ангаре и на водоразделе Ангара-Тасеева (см. лист О-46-17, нашу версию). Подновления разломов происходят иногда и сейчас (судя по землетрясениям с интервалом в несколько десятков-первых сотен лет). Обустраивать в такой ситуации долговременный могильник радиоактивных отходов в данном месте – преступление перед будущими поколениями».

По-моему, ни добавить, не убавить. Еще можно сделать вывод, что геологи, руководствующиеся тектоникой плит, оказываются несоизмеримо порядочнее и компетентнее геологов,  использующих теорию геосинклиналей.

После опубликования  статьи [2] я получил от Н.Ф.Васильева следующее письмо: «Добрый вечер, Борис! С интересом познакомился с вашей статьей, а также с геологическим разрезом в районе Енисейского "могильника". Про такое обилие даек основных пород я не знал. При этом могу заверить, что дайки субщелочных долеритов известны на Енисейском кряже только начиная с позднего рифея и вплоть до мезозоя (Кийская группа субщелочных ультрабазитов). Этот факт лишний раз подчеркивает большую тектоническую и магматическую активность данного района в мезокайнозое и, соответственно, большую проницаемость слагающих его горных пород. Можете использовать это мое заключение в дальнейшей борьбе с железногорскими любителями иностранной халявы. Васильев Н.Ф.»


Литература

1. Лекция 22. Геосинклинальная теория развития земной коры. https://helpiks.org/1-131835.html

2. Б.Е. Серебряков. Великая геологическая революция и Красноярский могильник РАО. Интернет-издание «Проатом», 04.03.2021.

3. Б.Е. Серебряков. О недостоверности оценок безопасности ПГЗРО. Интернет-издание «Проатом»,18.02.2020.

4. Васильев Н.Ф. Отзыв на статью В.Н. Комлева «К обоснованию пункта глубокого захоронения радиоактивных отходов в Красноярском крае». Уральский геологический журнал. 2021, № 1 (139), с. 58 – 59.