Техника - молодёжи 1982-07, страница 26

оболочка

Григорьева

К богатствам глубинной

Схема строения Земли, показывающая положение дренажной оболочки, играющей основную роль в механизме развития литосферы (ее относительные размеры условно увеличены).

В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года», утвержденных XXVI съездом партии, говорится о необходимости «увеличить масштабы использования в народном хозяйстве возобновляемых источников анергии (гидравлической, солнечной, ветровой и геотермальной)». Если первая из них используется давно и очень широко и гидроэлектростанции составляют значительную часть всех энергетических мощностей страны, то к освоению последней — геотермальной — мы фактически только приступаем. Ресурсы же геотермальной энергии гораздо выше, чем гидравлической и ветровой и гораздо концентрированнее, чем солнечной, но доступ к ней очень затруднен. Вынести ее наверх может только вода, но источников подземных горячих вод, прорывающихся к поверхности, не так уж много. Значит, для ее добычи нужно бурить глубокие и сверхглубокие скважины. Но достаточно ли воды под землей! Развиваемые в этой статье идеи показывают: ее настолько много, что геотермальная энергетика в будущем должна стать преобладающим видом производства энергии на нашей планете.

Еще первый президент АН СССР А. П. Карпинский говорил, что подземные воды — самое ценное ископаемое. Ныне справедливость этого прогностического высказывания полностью оправдалась на прак-

ТРИБУНА СМЕЛЫХ ГИПОТЕе

тике. Во-первых, в связи с загрязнением окружающей среды резко возросло значение запасов подземной пресной влаги для водоснабжения. Во-вторых, развитие техники глубокого бурения позволило выявить большие запасы минеральных вод и растворов, в которых сосредоточены значительные сырьевые и, главное, энергетические ресурсы. В-треть-их, благодаря достижениям гидрогеологии установлено, что именно растворы и пары служат главными агентами массопереноса в литосфере, определяющими локализацию нефти, газа, руд и других полезных ископаемых.

Системное рассмотрение всей совокупности современных данных о подземных водах позволило известному советскому углехимику Степану Макаровичу Григорьеву разработать оригинальную комплексную гипотезу о гидрологическом механизме развития неодноролчостей земной коры, включая горообразование на суше и на море и образование материков в целом. Стержнем его учения, которое заставляет геологов и геофизиков пересмотреть многие устоявшиеся положения, является введенное им совершенно новое представление о существовании в нижней части литосферы Земли особого слоя, названного им «дренажной оболочкой».

Мы привыкли к схемам строения нашей планеты, на которых гидросфера и литосфера показаны как две самостоятельные оболочки, взаимопроникающие друг в друга лишь в пограничной области. По мнению Григорьева, гидросфера пронизывает всю земную кору, причем в мантии содержится воды, по крайней мере, в 10 раз больше, чем во всем Мировом океане. И наряду с общеизвестным слоем гидросферы — поверхностными и подповерхностными водоемами в земной коре существует ее второй слой — дреносфера, не менее обширный и не менее важный, чем первый. В то время как верхняя гидросфера постоянно разрушает и смывает материки, дреносфера столь же постоянно надстраивает их снизу. Познав закономерности «работы» воды в дренажной оболочке, проникнув туда с помощью сверхглубоких скважин, люди получат сказочные источники энергии и сырья, а со временем — и представляющуюся теперь совершенно фантастической возможность управлять геологическими процессами.

О роли воды в развитии структуры земной коры очень убедительно писал великий Вернадский: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов... Вода определяет и создает основные черты механизма земной коры, вплоть до магматической оболочки по крайней мере».

В. И. Вернадский писал и о том, что глубоко в недрах, где температура выше 317,15° С, вода находится в виде пара, который стремится подняться вверх. Когда он достигает слоя с этой критической температурой, то под действием существующего там громадного давления мгновенно конденсируется, и получившаяся вода начинает интенсивно растворять минеральные вещества, выщелачивая их из окружающих пород. Образовавшийся раствор устремляется вниз, пока не попадает в слои с критической для него, более высокой, чем для воды, температурой (450—500° С, в зависимости от концентрации)» где вновь испаряется.

Эти высказывания В. И. Вернадского легли в основу выполняемых нами уже около 20 лет теоретических и экспериментальных исследований этого 4вечного» процесса циркуляции воды: вверх — пар, вниз — раствор. В результате мы пришли к выводу, что именно этот процесс определяет всю суть механизма развития земной коры в глобальных масштабах. Ведь поднимающийся пар тоже не остается химически чистой НгО, а по пути вверх он образует с рядом веществ летучие соединения, например кремниевую кислоту, которые выпадают после его конденсации. Это обогащает верхние слои пород, лежащие над так называемым разделом Конрада, кремнеземом и радиоактивными элементами. Вниз растворы переносят соединения железа, магния, кальция, которые и оставляют там, переходя в парообразное состояние. Эти соединения цементируют нижележащие слои, что и создает тот скачок плотности и прочности пород, который назван поверхностью Мохоровичича. Таким образом, наши исследования впервые дают простое научное объяснение возникновению обеих границ в литосфере, до сих пор остававшихся загадочными.

Но главное не в этом, а в выяв-