«ОПУСЫ». Часть 7

Подземный океан

Древние учёные считали, что наша земля держится на спинах слонов, которые, в свою очередь, стоят на спине огромной черепахи, плывущей по реке, именуемой Океан. Конечно, названия животных, несущих на своих спинах землю варьировалось у разных народов, ведь где-то просто не знали о существовании таких животных, как слоны, но общий смысл сохранялся. Такая модель легко могла объяснить природу таких явлений как землетрясения. Всё же просто – одному из слонов просто захотелось почесаться, вот и начала колебаться земля над его спиной. Даже ребёнку понятно…

Позже разобрались, что земля не плоская, а шарообразная и никакие слоны и черепахи для её удержания не нужны, а держится всё благодаря гравитации. И всё было бы хорошо, если бы не оказалось, что континенты движутся друг относительно друга. И снова начали говорить о том, что континенты плавают. Только плывут они не по воде, а по расплавленной горной породе, называемой магмой и расположенной глубоко-глубоко под поверхностью Земли. На этих глубинах плотность расплава более высокая, чем плотности поверхностных земных пород и континенты плывут как льдины по воде. Считается, что «наезжая» друг на друга, подобно льдинам при ледоходе, континентальные плиты давят друг на друга и когда их края, не выдерживая этого давления, рушатся – происходят землетрясения.

Тут есть некоторая неувязочка. Расплавленные породы находятся на глубине не менее 1000 км, а очагов землетрясений глубже 700 км сейсмологи не фиксируют. Большинство же очагов мощных землетрясений находятся на глубинах в несколько десятков километров. Почему же «напряжения» в Земле наиболее сильны именно на этих глубинах? Или наше представление о структуре Земли не такое уж и точное? Ведь учёные, создавая модели внутреннего строения Земли, пользуются только косвенными данными о скорости прохождения разных типов сейсмических волн.

Земная кора и мантия не являются абсолютно однородными и плотными структурами. Часть воды, выпадающей на землю в виде дождей, не уносится реками в моря и океаны, а проникает в грунт и стремится под действием силы тяжести к центру Земли. Мы хорошо знаем это явление под названием «грунтовые воды». А как глубоко они могут опускаться? Горняки хорошо знают, что водоносные слои имеются на всех глубинах, на которые люди смогли опуститься в шахтах или карьерах при добыче полезных ископаемых. И порой эти слои представляют собой настоящие реки.

Попытки бурения сверхглубоких скважин показали, что уже на глубинах около 7 км количество твёрдой породы составляет около 30% от объёма, а на глубинах порядка 10 км – лишь единицы процентов, но самых прочных пород. Что происходит глубже – достоверно не известно никому. Хотя количество сверхглубоких скважин чрезвычайно мало, но все они дают схожие результаты: с глубиной доля воды в объёме горных пород растёт, а также растут температура и давление. На глубине 12 км была зафиксирована температура 212 градусов Цельсия. Расчёты учёных показывают, что на глубине 30 км температура должна быть 460°C, а на 42 км (основание земной коры) – уже 580°C. Давление же на этих глубинах составляет 1200, 3000 и 4200 атмосфер соответственно. Вода плохо сжимается и с каждыми 10 метрами глубины давление возрастает на 1 атмосферу, что хорошо известно тем, кто занимается подводным плаванием. Горные породы не добавляют давления, так же как вес межэтажных бетонных перекрытий наших зданий не влияет на давление воздуха в наших квартирах.

В отличие от воды на океанических глубинах, вода в глубине Земли очень сильно нагрета. А при совместном действии температуры и давления вода резко меняет свои физические свойства. Это происходит при температуре 374°C и давлении 220 атмосфер. То есть, уже на глубинах 20-25 км вода должна перейти в особое, так называемое «сверхкритическое» состояние, и резко изменить свои свойства. Она должна стать сильнейшим растворителем, растворяя любые вещества. Резко должна возрасти и скорость химических реакций, особенно реакций окисления. Такая вода, кроме всего прочего, начинает хорошо, очень хорошо проводить электричество, как и любая солёная вода.

Обычные, не глубоко залегающие, грунтовые воды размывают только относительно легко растворимые породы, создавая подземные карстовые полости, в которые, при обрушении их сводов под действием силы тяжести, порою проваливаются дома и дороги. Сверхкритические воды – растворяют любые горные породы, создавая гигантские полости в земной коре на больших глубинах. Обрушение сводов таких карстовых полостей приводит в движение весь объём породы, расположенный над ней. И чем глубже эта область – тем больше этот объём, так как больше расстояние до поверхности Земли. Сила землетрясения тем больше, чем больше объём пород, одновременно приходящих в движение.

В принципе, в сверхкритическое состояние вода может переходить и на меньших глубинах. Необходимое для этого давление создаётся уже на глубине 2,2 км. Нужна только температура. В районах вулканической активности этого достичь легко, так как температуры вулканических магм бывают более 700°C. Там где вода контактирует даже с частично остывшими магматическими породами, она может нагреваться до сверхкритических значений.

Что же произойдёт, если такой «провал» произойдёт под поверхностью океана? Тогда может открыться выход перегретой сверхкритической воды из земных недр на дне океана. Давление поземных и океанических вод приблизительно равны, но подземные воды более горячие и содержат в себе множество растворённых минеральных веществ. Горячая вода начинает резко подниматься вверх, остывая и теряя при этом свойства сверхкритичности. А это значит, что растворённые в ней минеральные вещества начинают кристаллизоваться и опускаться на дно океана, формируя месторождения различных полезных ископаемых. Такие выбросы горячей воды называют «чёрными курильщиками».

Под поверхностью Земли происходит ещё один «круговорот» воды, кроме того, которому нас учили в школе. А раз массы воды движутся, то на них должны действовать силы Кориолиса, способствуя усиленному «размытию» берегов подземных рек, подобно тому, как это происходит на поверхности Земли. Может поэтому крупные землетрясения и не происходят вблизи полюсов нашей планеты?..

Судя по глубине очагов землетрясений, сверхкритической водой Земля подобно губке пропитана до очень больших глубин. И настоящий Океан находится не на её поверхности, а в её недрах. А эти глубины во много раз большие, чем самая глубокая Марианская впадина в Тихом океане.

Иван Васильев