авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

«Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет» Филиал Российского государственного гидрометеорологического университета в г. Туапсе ...»

-- [ Страница 7 ] --

Такого рода реакции не могут затрагивать силикаты, по скольку кремний-кислородные связи обладают большой удель ной энергией образования. В оксидах металлов кислород удержи вается слабее, вследствие чего могут иметь место термодинами ческие условия, при которых происходят восстановление метал лов и возникновение воды. Если главное внимание уделить окси дам железа, то окислительно-восстановительные реакции таковы:

FeO + H2 Fe + H2O (6.3) Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O (6.4) Fe3O4 + 4H2 3Fe + 4H2O (6.5) Пусть в протоземном облаке соотношение двух- и трёхва лентного железа соответствовало магнетиту. В таком случае нас будет интересовать реакция (6.5). По данным табл. 2.1 можно оценить тепловой эффект этой реакции при температурах до 1200 К и стандартном (атмосферном) давлении. Оказывается, ре акция протекает с потреблением тепла, причем оно уменьшается по мере повышения температуры:

Т, К 400 800 H, Дж/г 613 465 В [101] имеются сведения о рассмотрении В. Латимером ре акции (6.3) в условиях космического облака. По его расчётам, при температуре выше 1120 К она протекает слева направо. Вероят но, имеется такой диапазон температур и давлений, в пределах которого восстановление железа водородом происходит без су щественного потребления тепла или даже с его выделением. От меченному направлению реакции способствует удаление конеч ных продуктов из зоны её протекания. Металлическое железо по гружается к центру масс, где формируется ядро Земли, а вода диффундирует к периферии газопылевого облака. Там происхо дит конденсация водяного пара и поддерживаются условия для диффузии воды из зоны реакции.

Рассматриваемый процесс возникновения воды мог проте кать только в условиях сжатия газопылевого облака, сопутст вующего выделения тепла и повышения температуры. Современ ные космогонические построения базируются на доказательствах выполнения этих условий и включают их в качестве теоретиче ского императива.

Масса земного ядра составляет 193,6·1025 г [18]. Если бы оно возникло только за счёт реакции (6.3), то в первичную атмосферу Земли поступило бы 83·1025 г воды. Масса воды современной гидросферы, равная приблизительно 0,14·1025 г, в 593 раза мень ше предполагаемого образования воды. Различие значений этих величин можно объяснить тем, что земное ядро сформировалось главным образом из свободного железа, которое было в составе твёрдой фазы космического облака. В то же время это различие свидетельствует о высоком потенциале рассматриваемого источ ника возникновения воды. Даже при малой реализации его по тенциала генерация воды могла составить десятки масс совре менной гидросферы. Надо полагать, этого было достаточно для образования первичной гидросферы, а также для покрытия затрат воды на формирование материала мантии и потерь воды в ходе частичной диссипации газовой оболочки Земли.

Из нашего анализа следует, что вода возникла на догеологи ческом этапе образования Земли, в тесной связи и одновременно с формированием твёрдого тела планеты. В соответствии с этим геологический этап начался при наличии объёма воды, макси мального для всей геологической истории. Полученный вывод согласуется с имеющимися представлениями о раннегеологиче ском существовании гидросферы и конкретизирует их.

Теперь имеется возможность охарактеризовать этапы гео эволюции, опираясь на изложенные выше сведения о структуре, динамике и развитии ГГС. Конечно, сделать это можно только в концептуальном плане, ибо изучение ГГС находится на началь ной стадии.

Ранний протогей.

Объём вод Мирового океана в той или иной мере превосхо дил современный их объём. В отсутствие континентов на Земле имели место непрерывная оболочка морских вод и непрерывная океаническая литосфера. Трендовое понижение температуры оболочек перисферы, в том числе литосферы, сопровождалось перманентным существованием сети субаквальных разломно магматических систем и быстрым утолщением литосферы. Она пополнялась вулканитами, а поступление осадочного материала было практически нулевым (п. 5.4).

На участках поверхности Земли, где сочетались условия от носительно неглубокого океана и активного вулканизма, возник ли архипелаги островов. Там впервые начался круговорот веще ства литосферы, появились древнейшие осадочные и метаморфи ческие породы, зародилась кора континентального типа (п. 3.4).

Стохастичное распределение архипелагов предопределило ме стоположение древнейших ядер континентов, лишённое сколько нибудь выраженных пространственных закономерностей.

Представление геохимиков о восстановительных условиях в перисфере на раннем этапе геоэволюции мы можем дополнить представлением о существенной неравновесности состояния гео химической среды в этот переходный период развития Земли.

Как следствие, были интенсивны процессы реализации энергии химической неустойчивости и была неизбежной диверсификация химических структур, участвующих в снижении энергетического (термохимического) потенциала атмосферы, гидросферы и верх ней зоны литосферы. На наш взгляд, в этом заключалась фунда ментальная термодинамическая причина геологически раннего появления простейших форм жизни, приспособленных к восста новительной среде. Биологическая самоорганизация материи по нуждалась наличием избыточной химической энергии на поверх ности Земли и в то же время могла эффективно протекать в усло виях водной среды первичного океана. Зарождение жизни можно считать тем новообразованием перисферной геохимической сис темы, которое ускоряло восстановление в ней термодинамиче ского равновесия. Впоследствии биота стала главным регулято ром химических процессов, протекающих в этой системе.

Поздний протогей.

Островные структуры с континентальной корой увеличи лись и начали приобретать тектоническую стабильность. В этих условиях стало возможным и неизбежным протекание цикличе ского геосинклинально-орогенного процесса: накопление оса дочных толщ, содержащих геохимическую энергию, – после дующая реализация этой энергии, гранитоидный магматизм и го рообразование. Каждый цикл завершался термически обуслов ленным разломообразованием, оседанием литосферы и базито вым магматизмом. Тем самым начался этап формирования ти пичной континентальной коры и континентальных структур.

Быстрое увеличение объёма континентальной коры в позд нем протогее, установленное по эмпирическим данным [119, 149], могло обусловливаться несколькими факторами, в частно сти, большим количеством центров зарождения континентальной коры, их превращением в микроконтиненты и объединением в континенты. Это происходило на фоне высокого уровня океана, который предопределял гипсометрическое положение осадочных толщ и их производных в виде гранитно-метаморфических ком плексов. Как следствие, древнейшие (архейские) участки плат форм не перекрыты более поздними отложениями и обнажаются на земной поверхности (п. 3.4).

Геологические события, имевшие место в пределах каждого праконтинента, развивались независимо друг от друга. Они могут коррелировать между собой только лишь как случайные процес сы, генерируемые взаимно подобными геологическими осцилля торами (геосинклинально-орогенными системами).

Ранний неогей.

Праконтинеты достигли значительных размеров. На конти нентах, занимавших средне- и высокоширотное положение, в эпохи активного орогенеза стало возможным образование горных ледников и их саморазвитие до масштаба ледниковых покровов.

В условиях объединяющей роли глобальной климатообразующей системы началось спорадическое возникновение на Земле холод ных геократических периодов (п. 6.1). Эти периоды придали межрегиональную коррелированность таким событиям в ГГС, как изменения климата, колебания уровня моря, усиление и ослабле ние денудации и осадконакопления, вариации активности мета морфизма, гранитоидного магматизма и горообразования, темпы эволюции биоты.

В холодные периоды начал проявляться свойственный им климатический фактор возникновения сети разломно-магмати ческих систем и наращивания литосферы вулканитами, особенно на дне океана (п. 5.4). В промежуточные тёплые геологические периоды происходило повышение температуры литосферы, кото рое препятствовало разломообразованию и эффузивной деятель ности. Здесь подразумевается, что раннегеологический тренд по нижения температуры перисферы и похолодания климата Земли исчерпал себя примерно на рубеже протогея и неогея.

Рассматриваемый этап можно назвать этапом возникнове ния глобальных геологических циклов и сопутствующей раз ломно-блоковой или блоково-слоистой структурированности литосферы (по терминологии И.И. Чебаненко [175] и Ю.А. Ва щилова [25]).

Поздний неогей.

Континентальные платформы и геосинклинально-орогенные области пробрели размеры, обеспечивающие тесное взаимодей ствие подсистем ГГС, непрерывный ритм глобальных геологиче ских циклов, коррелированность событий, протекающих в раз личных регионах перисферы (п. 6.1).

Вследствие объединения континентов и возникновения «оперяющих» материки геосинклинально-орогенных областей произошло частичное обособление океанических бассейнов. Тем самым в процессе континентализации литосферы появилась и существенно продвинулась в своем развитии бассейновая органи зованность биосферы и тектоносферы.

Кардинальное усложнение претерпели все составляющие ГГС, но более всего, согласно палеонтологическим данным, био тическая составляющая. На этом этапе имела место взрывная ди версификация жизненных форм. Сообщества автотрофов и гете ротрофов освоили поверхность суши. Под влиянием автотрофов среда обитания биоты приобрела преимущественно окислитель ный характер.

Увеличение биопродуктивности экосистем моря и суши способствовало захоронению органического вещества в геосинк линальных осадочных толщах. Повышение их энергетического потенциала стимулировало активность геосинклинально орогенных и глобальных геологических циклов.

Ранний футурогей.

Предстоящему этапу геологической эволюции можно дать, в качестве паллиатива, название «футурогей». Вводя это название, мы полагаем, что неогей завершается кайнозоем. В сугубо схема тичном прогнозе событий геологического будущего не будем учитывать влияния на перисферу человеческой деятельности.

Фундаментальное прогнозирование геоэволюции станет возмож ным при наличии математических моделей ГГС и сценариев раз вития глобальной социально-экономической системы.

В условиях значительных начальных размеров суши на сле дующем этапе геоэволюции неизбежны активные процессы дену дации и осадконакопления, обусловливающие развитие геосинк линально-орогенных поясов. Их развитию должна способствовать энергетическая зарядка осадочных толщ органическим веществом, генетически связанным с экосистемами суши и моря. Учитывая преемственность формирования поясов (п. 3.4), можно ожидать следующие геотектонические изменения.

Завершится развитие Средиземноморско-Индонезийского пояса, который объединит Африку, Евразию и Австралию. На за паде и севере этот материковый блок увеличится за счет геосинк линально-орогенной переработки коры шельфовых морей, а на востоке – за счет частичной континентализации Западно-Тихо океанского пояса. Развитие последнего продолжится и, в частно сти, приведет к появлению островных перемычек между Австра лийско-Новозеландским континентом и Антарктидой.

Увеличатся протяженность и ширина Восточно Тихоокеанского (Кордильерско-Андийского) пояса. На северо западе это приведет к расширению континентального соединения Северной Америки с Азией. По мере континентализации гео синклинально-орогенных областей, расположенных между Се верной и Южной Америкой, будет происходить оформление еди ного американского материка. На юге он соединится с Антаркти дой континентальным мостом, повторяющим очертания геосинк линали моря Скоша.

Ранний футурогей можно считать этапом объединения кон тинентов в Пангею, по своей структуре не имеющую ничего об щего с гипотетическими Пангеями А. Вегенера и его последова телей в плейт-тектонике. На Земле возникнут два почти изолиро ванных океанических бассейна: Индийско-Атлантический и Ти хоокеанский. Связь между ними будет осуществляться через ат мосферу и по проливам с односторонним стоком, ибо уровни во ды в бассейнах будут различными. Существенно усложнится структурированность всех компонентов ГГС и её подсистем, в том числе биосферы.

При наличии Пангеи, в условиях постоянно сохраняющейся большой площади суши и пониженного термического фона на поверхности Земли, материковое и морское высокоширотное оледенение станет перманентным. На планете установятся хо лодные геократические условия, осложняемые чередованием ледниковых и межледниковых эпох (обусловленных автоколеба тельностью глобальной системы «ледники – океан – атмосфера», описанной в [126]). Это будет, в свою очередь, многофакторной причиной дальнейшего структурирования ГГС.

Многие специалисты, выделяя этапы геоэволюции, объяс няют их смену формированием биосферы, сопутствующим изме нением состава атмосферы и геохимического круговорота веще ства. В наиболее законченном виде это представление выражено С. А. Сидоренко, изучающей биолитогенез в докембрии: «Оче видно, что геологическое развитие земной коры и развитие жизни – не просто сопряженные и взаимовлияющие процессы, а единый процесс. Вероятно, только в таком единстве этот «биогеологиче ский» процесс и может существовать» ([138], с.88).

В рамках выполняемого исследования большое внимание уделяется влиянию биоты на энергозарядку геосинклинальных осадочных толщ и дальнейшие региональные и глобальные тек тоно-магматические события. Понятно, что цепь связей солнеч ная радиация – биопродуктивность экосистем – энергозарядка осадочных толщ – региональные и глобальные геологические циклы является важным фактором эволюции перисферы, в том числе биосферной её области. С другой стороны, следуя экологи ческим знаниям, структурное усложнение биосферы способству ет развитию экосистем, возрастанию видового состава биоты и её продуктивности. Эти и другие биосферно-тектоносферные взаи модействия представляют собой функциональную сущность ГЭС.

Таким образом, геоэволюция – в самом деле «биогеологиче ский» процесс. Без биоты и биосферы развитие и строение текто носферы, очевидно, было бы совершенно иным, более примитив ным. Ввиду этого системную концепцию причин геоэволюции можно назвать биосферно-тектоносферной [134].

Этот вывод имеет прямое отношение к вопросу о роли внут ренней энергии Земли для поддержания жизни и биосферы. В [21, 115, 185] и некоторых других работах утверждается, что по мере исчерпания внутренней энергии будет происходить дегра дация биосферы, вплоть до её гибели. В качестве основных при чин такого хода событий рассматриваются распад и уменьшение содержания в земной коре и мантии долгоживущих радиоактив ных элементов;

сопутствующее ослабление вулканической дея тельности и возврата в атмосферу углекислого газа из осадочных отложений;

замедление реакций фотосинтеза, воспроизводства автотрофов и связанных с ними гетеротрофов.

С позиций функционирования ГГС, вулканическая деятель ность на Земле поддерживается за счёт радиогенного источника тепла и притока солнечной радиации. Даже кардинальное ослаб ление первого, при сохранении второго, не приведёт к остановке тектоно-магматических процессов и геохимического круговорота вещества, в том числе углерода. Ввиду этого представления о жё сткой зависимости жизни на Земле от внутренних источников энергии более чем сомнительны.

Подобное мнение, с аналогичной мотивацией, ранее было высказано Н.Н. Верзилиным [27]. Обсуждаемый вопрос можно подытожить следующей его мыслью: «Тектоническая активность Земли сохранится до тех пор, пока на ней существует жизнь, а жизнь неистребима, пока наша планета получает достаточное ко личество солнечной энергии» (с.139).

7. СИСТЕМНАЯ ГЕОТЕКТОНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ И НЕКОТОРЫЕ ДИСКУССИОННЫЕ ВОПРОСЫ ГЕОЛОГИИ 7.1. Системная концепция и перспективы ее развития Объяснение причин геоэволюции, проведенное на основе изучения глобальной геологической системы (ГГС) и анализа ее функционирования, можно считать обоснованием и развернутым изложением системной геотектонической концепции. В качестве завершения работы, на данной «итерации» исследования, пред ставим концепцию в обобщенном виде. Охарактеризуем научный базис ее построения, интегральное содержание, объяснительные и предсказательные возможности, перспективы развития.

Основой концепции являются системная методология и представление об иерархической системной организации при родной среды.

В широком научном плане заслуживает внимания то, что системное мировоззрение и системная методология лежат в основе научно-технического прогресса. Общепризнанная продвинутость механики, физики и химии связана с обязательным определением систем, в рамках которых проводится теоретическое или экспери ментальное решение задач. Быстрое развитие и авторитет биоло гии, теории управления и информатики обусловлены их базирова нием на системной методологии. Успешно развиваются те области практической деятельности, где создаются системы с заданными функциональными свойствами. Это касается энергетики, промыш ленности, транспорта, телекоммуникаций, освоения Космоса. В от ставании оказались сельское, водное и лесное хозяйство, освоение минерально-сырьевых ресурсов и другие отрасли природопользо вания, что в некоторой мере связано с отставанием системных ис следований в науках о Земле и трудностями формирования надеж но управляемых природно-хозяйственных систем.

В соответствии с этим научно-техническим опытом исполь зование системного подхода в построении теории геоэволюции следует воспринимать в качестве императива. Тем более, что по пытки решить проблему более легкими путями, опираясь на те или иные предполагаемые первопричины глобального тектогене за, не привели к желаемым результатам.

Системный базис концепции включает изложенные выше знания о структурно-функциональной организованности ГГС.

Динамическими ее составляющими являются глобальная эколо гическая система (ГЭС), глобальная климатообразующая система (ГКС), ансамбль геосинклинально-орогенных систем (Агос) и ан самбль разломно-магматических систем (Армс). Глобальные под системы (ГЭС и ГКС) образуют биосферный блок ГГС, в то вре мя как Агос и Армс, вместе с литосферой и астеносферой, образуют тектоносферный ее блок. Эти блоки взаимосвязаны процессами литосферного круговорота вещества, а также процессами воздей ствия горообразования на климат Земли и климата на термиче ское состояние земной коры. Вследствие целостности ГГС дина мические события, возникающие в ее подсистемах, вызывают общесистемный отклик. Корпоративная реакция составляющих ГГС на внутренние изменения (и, надо полагать, на внешние воз действия) сопровождается самоорганизацией процессов в систе ме и соответствующим развитием ее структуры.

Согласно фактическим данным (гл. 1), почти все энергети ческие ресурсы планеты, задействованные в процессе геоэволю ции, связаны с инсоляционным и радиогенным источниками и сосредоточены в ГГС. Стало быть, в отличие от феноменологиче ских концепций глобального тектогенеза, системная концепция не сталкивается с проблемой источников энергии. Негэнтропий ное саморазвитие ГГС, выражающееся в усложнении ее состав ляющих и возрастании структурной упорядоченности литосферы, обусловливается избыточным приходом энергии извне. В этом отношении ГГС подобна другим самоорганизующимся диссипа тивным системам. Их эволюция происходит в полном соответст вии со вторым началом термодинамики.

Как и другие динамические системы, ГГС воздействует на свое окружение и изменяет его. Эта реальность побуждает пере смотреть традиционные геодинамические воззрения, согласно которым взаимоотношение тектоносферы с нижележащими гео сферами контролируется последними. Следуя системным реали ям, подастеносферная мантия, подвергаясь воздействию со сто роны тектоносферы, вступает в энерго- и массообмен с ней и, опосредованно, с биосферным блоком ГГС. Ниже (п. 7.2) выска зано предположение о том, что магнитное поле Земли генериру ется в рамках изучаемой системы. В соответствии с этим ГГС оказывает активное влияние и на верхнюю часть окружающей среды – околоземное космическое пространство.

Другой базисной составляющей концепции являются эмпи рические, в своей основе, знания о перисфере Земли и протекаю щих в ней процессах. Это – сведения о составе и строении гео сфер;

учение о круговороте вещества литосферы и связанное с ним понимание причин геохимического различия континенталь ной и океанической коры;

учение о геосинклиналях и платфор мах, объясняющее генезис различных структур земной коры;

представления о разломных структурах литосферы и связанных с ними проявлениях магматизма;

представления о геологических циклах, охватывающих все события в тектоносфере и биосфере, вплоть до продолжительных климатических циклов;

сведения о поступательном развитии тектоносферы и биосферы и т. д.

Третьей ее составляющей являются теоретические дополне ния имеющихся знаний о процессах геологической геодинамики.

Уточняется содержание процесса массообмена между лито сферой и астеносферой: астеносферные выплавки поднимаются по глубинным разломам – земная кора наращивается вулканита ми – литосфера испытывает компенсационное оседание – ее по дошвенные слои пополняют верхнюю зону астеносферы – сла гающие их породы вовлекаются в магмообразование и рецикли рование.

Развивается идея о геохимической аккумуляции энергии солнечной радиации и приводятся доказательства достаточности геохимической энергии осадочных отложений для возникновения эндогенной стадии литосферного круговорота вещества или, в терминах тектоники, для возникновения инверсионной стадии геосинклинально-орогенных циклов. При этом вводится пред ставление о ГОС как динамических системах, способных к само развитию и тиражированию.

Анализируются термотектонические последствия долговре менных климатически обусловленных колебаний температуры поверхности суши и морского дна. Эти колебания распространя ются вглубь континентальной и океанической литосферы. В хо лодные геологические периоды в земной коре возникают растя гивающие напряжения. Как следствие, литосфера рассекается глубинными разломами. Они вызывают декомпрессионное вы плавление из астеносферы базитовой магмы и формирование ко рового вулканитового чехла. В теплые периоды этот процесс за тухает, поскольку в земной коре доминируют сжимающие на пряжения.

Выявляется способность к саморазвитию глубинных (сквозьлитосферных) разломов. Подъем магмы по разломам вы зывает компенсационное оседание литосферы. Омолаживаются существующие и появляются новые глубинные разломы. По ним поднимаются и изливаются новые объемы магмы и т. д. В связи с этим вводится понятие о РМС как широком классе динамиче ских систем тектоносферы.

Интегральное содержание системной концепции, в наиболее общем виде, можно выразить следующим образом: геоэволюция, в своих причинах и проявлениях, обусловливается динамикой и развитием ГГС.

Из этой формулировки не следует, что в ходе геологической истории роль внешних воздействий на ГГС была неощутимой.

Представляется вполне вероятным, что стабилизация внутренних геосфер системы «Земля» продолжалась в начале геологического этапа планетарной геоэволюции и оказывала влияние на раннюю стадию развития ГГС. С другой стороны, длительность геологи ческой истории сопоставима со временем существования Сол нечной системы, ввиду чего некоторое влияние на ГГС оказывала эволюция Солнца и Солнечной системы в целом, в том числе системы Земля – Луна. Кроме того, имеются предположения о галактических факторах цикличности геологических событий в истории Земли.

С учетом высказанных позиций, в системной концепции рассматриваются: 1) существование ГГС с ее источниками энер гии;

2) наличие внешних воздействий со стороны глубоких зем ных недр и Космоса;

3) динамика и развитие ГГС как геодинами ка и геоэволюция;

4) воздействие системы на окружающую среду – подастеносферную мантию и околоземное космическое про странство. Это общее содержание системной концепции иллюст рируется схемой, представленной на рис. 6.3.

Уровень изученности внешних воздействий на ГГС пока не позволяет учитывать их вклад в геоэволюцию. Исключением можно считать представление о значительном притоке тепла из глубин Земли и, соответственно, повышенной температуре зем ной коры в раннее геологическое время. В этой ситуации мы концентрируем внимание на роли собственной динамики и са моразвития ГГС.

В масштабах эволюции Земли архей можно считать временем переходного, а протерозой и фанерозой – установившегося режима геологического развития. Ввиду этого основное внимание в кон цепции уделяется механизмам циклических и поступательных гео логических событий в ходе установившегося режима.

Глобальный ансамбль ГОС, рассредоточенный по геосинкли нально-орогенным областям, формирует в это время региональные геологические циклы и структуры. В любую эпоху в этом ансамбле могут быть системы, находящиеся на разной стадии развития. Од нако, даже в предположении полной независимости их эволюции, имеется значительная вероятность совпадения одинаковых стадий у большой части ансамбля. Это является предпосылкой возникно вения глобальных геологических циклов (п. 6.1).

В некоторый теплый талассократический период, в зависи мости от запасов геохимической энергии и термического состоя ния ансамбля ГОС, горообразование может развиваться активно или, наоборот, вяло. В первом случае возникает горное, горно покровное и материковое оледенение – преимущественно в высо ких и средних широтах. Развитие оледенения влечет за собой пе реход к холодному геократическому периоду. Во втором случае в ГГС сохраняются почти прежние тектоносферные и биосферные условия – до тех пор, пока не совпадет энергетическое и термиче ское созревание многих ГОС, необходимое для активного горо образования. Тем самым неизбежен переход от талассократиче ских условий к геократическим, но продолжительность этого пе рехода может быть весьма различной. Как следствие, продолжи тельность глобальных геологических циклов должна варьировать в широких пределах.

В холодный геократический период понижается температу ра земной коры, возникает глобальный ансамбль глубинных раз ломов и РМС, происходит планетарный «всплеск» базитового магматизма. По условиям охлаждения земной коры и особенно стям строения тектоносферы, наибольшая активность этого про цесса приходится на океанические области ГГС. Там образуется вулканитовый чехол. В зависимости от тех же факторов РМС концентрируются в определенных зонах океанической литосфе ры, приобретающих облик «срединно-океанических» поднятий и вулканических поясов. Вследствие глобальной климатической обусловленности разломообразование должно проявляться, хотя и неравномерно, в океанических и континентальных структурах различного генезиса и возраста.

Геократический период характеризуется интенсивным про явлением глобальной денудации – с одной стороны и существо ванием седиментационных бассейнов, образованных разломной тектоникой и сопутствующим вулканизмом – с другой. Снос гор ных поднятий суши сопровождается осадконакоплением в преоб ладающей части глобального ансамбля ГОС, планетарной транс грессией моря, потеплением климата Земли. Эти изменения рель ефа, уровня океана и климата приводят к неустойчивости мате рикового оледенения и его деградации. Как следствие, в ГГС почти синхронно устанавливается новый теплый талассократиче ский период, причем накопленные к этому времени запасы гео химической энергии в имеющихся ГОС тем больше, чем более выраженным был предшествовавший геократический период. По мере завершения одного (любого) геологического цикла воссоз даются условия для начала следующего цикла.

В принципе, цикличность геологических событий объясня ется тем, что ГГС – неравновесная динамическая система, не имеющая стационарных состояний. Изменения в ней возникают самопроизвольно – даже в отсутствие внешних воздействий.

В ходе каждого геологического цикла в ГГС накапливаются необратимые изменения, вследствие чего имеет место поступа тельное геологическое развитие. Среди многочисленных его про явлений отметим следующие:

– разрастание континентов и их слияние с образованием бо лее крупных единиц;

сокращение площади океанов, постепенное их обособление континентами и межконтинентальными ГОС;

– утолщение континентальной литосферы вследствие воз никновения внутриконтинентальных ГОС, в том числе авлакоге нов, а также вследствие формирования интрузивных и эффузив ных вулканитов, связанных с различными по генезису РМС;

– утолщение океанической литосферы, обусловленное «всплесками» базитового магматизма в холодные периоды гло бальных геологических циклов и осадконакоплением;

– активизация экзогенных процессов литосферного кругово рота вещества, связанная с увеличением размеров суши и контра стов планетарного рельефа;

сопутствующая активизация эндо генных процессов круговорота, включая метаморфизм, магма тизм и орогенез в глобальном ансамбле ГОС;

– повышение разнообразия геоморфологических, климати ческих и гидрологических условий существования биоты;

возрас тание биоразнообразия и биомассы живого вещества планеты;

усиление его влияния на состав атмосферы и геохимические ус ловия биосферы;

усиление биологической аккумуляции солнеч ной энергии, задействованной в геосинклинально-орогенном преобразовании геологической среды существования биоты.

В раннее (архейское) время геологической истории собст венные циклические события в ГГС ограничивались главным об разом региональными геосинклинально-орогенными циклами в «архаичных» ГОС, приуроченных к областям зарождения конти нентов. В чреде циклов происходило разрастание континентов и уменьшение площади океана. В условиях сравнительно тонкой океанической литосферы активно функционировали РМС, что сопровождалось утолщением литосферы за счет вулканитов. Эти процессы протекали стохастично, без глобальной взаимосвязи и синхронизации – за исключением контроля гипсометрических уровней денудации и осадконакопления уровнем океана. Единст во океана предопределяло целостную эволюцию океанической экосистемы, которая, в свою очередь, воздействовала на геохи мическую среду всей первичной биосферы, в том числе на состав атмосферы.

В архее структурно-функциональное содержание ГГС было в значительной мере иным, чем в более позднее время. Тем не менее эта система существовала, и «привязка» к ней дает теоре тическую основу для анализа древнейших геоэволюционных со бытий.

Объяснительные возможности системной концепции связа ны с тем, что она позволяет анализировать причины тектогенеза с единых позиций (существования, динамики и развития ГГС), не привлекая дополнительных факторов и предположений. Имею щиеся результаты такого анализа можно считать обнадеживаю щими, поскольку удается получить объяснение генезиса важней ших геологических событий и структур, свободное от внутренних противоречий. Существенно и то, что представленные выводы поддаются независимой проверке на фактическом материале или с помощью экспериментов. Приведем несколько примеров:

– вывод о решающей роли лабильной геохимической энер гии осадочных отложений для повышения температуры геосинк линальной коры на инверсионной стадии развития ГОС можно проверить с помощью калориметрических определений тепловы деления в образцах из смеси материала таких пород, как глини стые сланцы, алевролиты, песчаники;

– вывод о термотектоническом генезисе глубинных разло мов, нарушающих орогены на заключительной стадии развития ГОС и глобальную литосферу в холодные (ледниковые) периоды, можно проверить на физических моделях, имитирующих охлаж дение литосферы орогенов, а также понижение температуры кон тинентальной и океанической литосферы;

– вывод о том, что сегментация разломов и рифтов средин но-океанических поднятий связана с некоторым различием воз раста поперечных и продольных разломов на каждом участке поднятий, поддается проверке на основе анализа фактического материала, а также с помощью физического моделирования раз ломообразования;

– вывод о древности океанической литосферы можно прове рить проходкой хотя бы одной глубокой скважины с бурового судна или на атолле в пределах собственно океанической коры.

При наличии объяснительных способностей системная кон цепция должна обладать прогностическими возможностями. Бо лее всего они проявятся по мере появления расчетных данных о структуре, динамике и эволюции перисферы Земли при матема тическом моделировании ГГС. В настоящее время прогнозный характер имеют следующие выводы, полученные выше.

1. Океаническая литосфера представляет собой первичное геологическое образование земной перисферы, состоящее из вулканитов базитового состава и метаморфизованных морских осадков. Океаническая кора генетически не отличается от ниже лежащей части литосферы, а граница Мохоровичича имеет фазо вую природу. Древнейшие подошвенные слои океанической ли тосферы ассимилированы астеносферой.

2. Нижний этаж континентальной литосферы – это относи тельно древняя океаническая литосфера. Верхний (коровый) ее этаж, образованный в результате функционирования геосинкли нально-орогенных систем, образует чехол различного возраста и разной мощности. В пределах архейских комплексов древних платформ океаническая составляющая почти выклинивается, и в вертикальном разрезе литосферы преобладает континентальный чехол большой мощности.

3. Все доступные для изучения магмы, глубинные горные породы и газовые выделения образовались в области «былых биосфер» и не являются ювенильными. Как следствие, не суще ствует образцов минерального вещества, полностью свободного от влияния органического вещества и других биосферных факто ров. Идеи абиогенного происхождения нефти и непосредственно го участия в биогенезе вулканизма не найдут подтверждения.

4. Все проявления минерагении связаны с прямым или кос венным участием факторов биосферной области ГГС. Это касает ся минерагении, ассоциированной с базит-ультрабазитовыми вулканитами континентов и дна океана. Биосферное влияние присутствует в закономерностях размещения даже тех полезных ископаемых, происхождение которых считается сугубо эндоген ным. Данный прогноз распространяется, в частности, на место рождения алмаза.

5. Следующий геотектонический цикл завершится примерно через 200 млн лет глобальной орогенией и новым холодным гео кратическим периодом. При этом впервые возникнет Пангея – вследствие образования континентальных мостов между всеми материками. Усилится расчлененность биосферы на бассейны океанов и морей. Станет перманентным присутствие в биосфере ледниковых покровов.

Перспективы развития системной концепции связаны, пре жде всего, с дальнейшим изучением структурно-функциональной организованности ГГС. Необходимо математически описать:

– процессы, протекающие в глобальных экологической и климатообразующей системах, геосинклинально-орогенных и разломно-магматических системах;

– реакцию биосферы и климата на горообразовательные, магматические и другие воздействия со стороны тектоносферы;

– реакцию тектоносферы на изменения климата и оледене ния Земли, процессы денудации и осадконакопления;

– процессы глобального массообмена (круговорота вещест ва) с их влиянием на состав и строение литосферы и астеносферы континентальных и океанических областей.

Вместе с тем необходимо осуществить лабораторные и по левые эксперименты, касающиеся геохимической энергии оса дочных пород, процессов разломообразования, хроностратигра фии океанической коры. Решение последней из этих задач, с по мощью глубокого бурения, снимет ту неопределенность знаний о строении, возрасте и генезисе океанической литосферы, которая лишает реалистических основ существующие геотектонические, геодинамические и геоэволюционные построения.

Одновременно следует приступить к математическому мо делированию ГГС и модельному воспроизведению геоэволюции с учетом начальных и граничных условий. Трудности математи ческого описания ГГС будут связаны с необходимостью объеди нять модели ее составляющих, различающиеся по содержанию свойственных им процессов, пространственному масштабу и ха рактерному времени протекания этих процессов. В ходе этой ра боты в модель ГГС могут быть включены дополнительные фак торы, реальность которых не вызывает сомнений. Требованию реальности должны отвечать также знания о внешних воздейст виях на ГГС. Они будут учитываться в изменениях параметров системы и граничных условий. По мере решения отмеченных за дач начнут появляться расчетные данные об изменениях во вре мени характеристик климата Земли, ее биосферы, литосферы и астеносферы. При сопоставлении результатов расчетов с эмпири ческими данными об эволюции перисферы откроется возмож ность совершенствования модели ГГС и, вместе с тем, уточнения системной концепции геодинамики и геоэволюции. Результаты моделирования начнут восполнять пробелы о состоянии совре менной тектоносферы, а также об изменениях тектоносферной и биосферной областей ГГС в геологическом прошлом.

7.2. Можно ли доверять палеомагнитным реконструкциям дрейфа континентов без понимания природы геомагнетизма?

Современная геотектоника опирается в своих построениях на результаты палеомагнитных исследований. Особенно это ка сается плейт-тектоники. Данные о полосовых магнитных анома лиях используются в этой концепции для доказательства спре динга и новообразования океанической литосферы, а реконст рукции положения геомагнитных полюсов – для доказательства перемещения литосферных плит. Тесная связь с задачами плейт тектоники влияет на позиции исследователей палеомагнетизма в истолковании получаемых ими данных. Согласно [49], палеомаг нитный метод стал частью «теории» литосферных плит. В сло жившемся взаимодействии этих научных направлений идеи ди намики литосферных плит получают подкрепление. Однако си туация может коренным образом измениться, если при построе нии теории геомагнетизма окажется, что объяснение миграции магнитных полюсов Земли не нуждается в предположениях о по ступательных и вращательных движениях геоблоков.

Вопрос о происхождении геомагнитного поля, несмотря на давнюю историю, остается открытым. Для его решения выдвину ты десятки гипотез [106, 147]. Некоторые из них основываются на рассмотрении электромагнитных явлений во внешних оболоч ках Земли. С появлением данных о том, что внешнее ядро плане ты не пропускает поперечные сейсмические колебания, возобла дали представления о жидком его состоянии и генерации главно го магнитного поля в области земного ядра. Предполагается, что поле возникает в связи с электрическими токами и порождается процессами, подобными механизму самовозбуждающегося дина мо. Для формирования такого рода процессов необходимы вих ревые движения вещества во внешнем ядре. Вследствие этого глубины Земли стали одним из объектов исследований магнит ной гидродинамики.

Разработка моделей гидромагнитного динамо опирается на допущения следующего характера:

– вещество внешнего ядра настолько маловязкое, что может участвовать в конвективных и турбулентных движениях как жид кость;

– внутреннее ядро наращивается путем кристаллизации это го расплава или некоторых его компонентов;

– интенсивность кристаллизации достаточна для вихреобра зования во внешнем ядре за счет процесса или энергии фазового перехода;

– вихревая циркуляция может обладать геометрией и скоро стью потоков, обеспечивающими работу гидромагнитного динамо.

Главной целью исследований при этом, как отмечает У. Паркинсон [106], является поиск необходимой конфигурации потоков во внешнем ядре, однако, «… никто еще не предложил решения, которое могло бы претендовать на отражение действи тельной ситуации в земном ядре» (с. 163). До сих пор не удалось построить моделей, способных хотя бы ориентировочно воспро изводить параметры главного магнитного поля и такое динамиче ское его свойство, как переполюсовка (инверсии).

Если словам У.Паркинсона об отражении действительной ситуации в ядре придавать не узкое, а широкое толкование, то уместно задать вопрос: соответствуют ли перечисленные допу щения действительным условиям в ядре? Современный уровень знаний о глубинах Земли вряд ли позволяет безоговорочно при нять хотя бы одно из них. Более естественно полагать, что на геологическом этапе существования планеты пластичное или жидкое состояние внешнего ядра поддерживается в почти полном химическом, термическом и механическом равновесии с мантией и внутренним ядром.

Учитывая сомнения в принципиальной возможности суще ствования гидромагнитного динамо в земном ядре, попытаемся определить более вероятную область генерации геомагнитного поля. С этой целью рассмотрим эмпирические данные о магнит ном поле Земли и других планет.

Прежде всего, сопоставим имеющиеся данные о магнитном поле семи планет Солнечной системы (табл. 7.1). Отчетливо вы раженное поле имеется только у Земли, Юпитера и Сатурна.

Именно эти планеты обладают атмосферой и значительной ско ростью вращения – свойствами, благоприятными для возникно вения самовозбуждающегося динамо в системе «атмосфера – ли тосфера», речь о которой пойдет ниже. Венера также имеет атмо сферу, но скорость вращения планеты слишком мала, чтобы в ат мосфере могла возникнуть упорядоченная зональная циркуляция.

Кроме того, на Венере исключается существование значительно го количества намагниченных горных пород, поскольку даже на ее поверхности температура близка к точке Кюри для большин ства природных ферромагнетиков. Что касается Меркурия, Луны и Марса, то они, по существу, не обладают ни атмосферой, ни магнитным полем.

Таблица 7. Некоторые характеристики планет, по которым имеются данные об их магнитном поле (по [19, 101, 161]) Параметр Меркурий Венера Земля Луна Марс Юпитер Сатурн Среднее рас стояние от 0,387 0,723 1,000 1,000 1,524 5,20 9, Солнца, а.е.

Относитель 0,055 0,816 1,000 0,012 0,107 318 95, ная масса * Экватори альный ра- 2439 6051 6378 1738 3393 71400 диус, км Средняя плотность, 5,4 5,2 5,5 3,3 3,9 1,3 0, г/см Период вращения, 58,8 243 0,997 27,32 1,026 0,41 0, сут.

Температура 100- 147 поверхно- 100-750 735 288 н.д. н.д.

400 сти, К Атмосфер ное давление 0,000 90 1,0 0,000 0,006 н.д. н.д.

на поверх ности, атм.

Среднее магнитное поле на эк- 100 20 31000 64 420000 ваторе, Тл Наклон маг нитной оси к 10-20 ** 15 – 11,5 – 9, оси враще ния, град.

Полушарие северного С – Ю – Ю С С магнитного полюса Примечание: * – масса Земли принята за единицу;

** – относительно оси орбиты Меркурия;

н.д. – нет данных;

прочерк – неопределенность.

Наличие магнитного поля у всех быстро вращающихся пла нет с плотной атмосферой вряд ли объясняется простым совпаде нием – в силу малой вероятности такого совпадения. Если маг нитные поля планет в самом деле обусловлены механизмом са мовозбуждающегося динамо в системе «атмосфера – литосфера», то должны быть подтверждения этого на земном шаре.

Атмосфера Земли представляет собой сложную циркуляци онную систему, где имеются объемные электрические заряды различного знака и масштаба. В глобальном осреднении атмо сфера обладает сравнительно небольшим положительным заря дом Q = n·105 Кл, где n варьирует, по представленным в работе Дж. А. Чалмерса [174] оценкам, в пределах от 2 до 5. Этот заряд уравновешивается таким же по абсолютному значению отрица тельным зарядом земной поверхности, вследствие чего сумма за рядов, расположенных в атмосфере (с ее облаками) и на поверх ности Земли, равна нулю. Уравновешивание происходит в систе ме «земная поверхность – атмосфера», причем практически вся масса атмосферных зарядов сконцентрирована в тропосфере и нижней стратосфере [63, 174]. Соответствующее электрическое поле характеризуется градиентами потенциала порядка 100 В/м и наличием направленного вниз электрического тока суммарной силы порядка 1000 А. Этот ток привел бы к полной нейтрализа ции электрического заряда атмосферы за время, исчисляемое ми нутами или десятками минут, если бы в атмосфере не было неко торого механизма разделения зарядов (сепарации ионов), соз дающего встречный ток такой же силы.

Структура неосредненного электрического поля определя ется атмосферными циркуляционными процессами. Области со сравнительно небольшими (обычными) градиентами приурочены к антициклонам – за исключением тех участков, где активны процессы образования конвективной облачности. В пределах по следних и, особенно, в зонах циклонической циркуляции для электрического поля характерны крупные заряды различного знака и большие вертикальные и горизонтальные градиенты по тенциала. Процессы формирования объемных электрических за рядов особенно интенсивны в циркуляционных ячейках кучево дождевых (грозовых) облаков. По немногочисленным оценкам, обобщенным в [174], их заряд варьирует от +40 до -340 Кл.

В учении об атмосферном электричестве многие десятиле тия доминирует гипотеза, согласно которой разделение зарядов в системе земная поверхность – атмосфера происходит в грозовых облаках [109, 174]. Единого мнения о механизмах их разделения нет, но принимается, что отрицательный заряд передается Земле, а положительный – атмосфере.

Объемные электрические заряды совершают вихревое вра щение, обусловленное движением воздуха в каждой циркуляци онной ячейке (грозовом облаке, мезоциклоне, тропическом и вне тропическом циклоне, антициклоне). Если в ячейке имеется пре обладающий положительный или отрицательный заряд, то она индуцирует магнитное поле, вектор напряженности которого ориентирован по нормали к плоскости вращения заряда и дости гает максимума на оси атмосферного вихря. Проникая в литосфе ру, магнитные поля ячеек вызывают намагничение горных по род, содержащих ферромагнетики. Если глобальный ансамбль атмосферных вихрей генерирует магнитное поле преобладающей полярности, то при участии литосферы (как сферического сер дечника) может возникнуть геомагнитное поле.

В сформулированном подходе к объяснению природы гео магнитного поля нас будут интересовать только нижняя атмо сфера и верхняя литосфера. Ввиду этого все последующие допу щения и выводы, в принципе, поддаются проверке.

Предположение о преобладающем заряде атмосферных вих рей различного масштаба представляется вполне естественным, поскольку баланс зарядов имеет место только в глобальной сис теме «земная поверхность – атмосфера». Отмеченные выше дан ные о преобладающем отрицательном заряде грозовых облаков подтверждаются различными фактами, в том числе тем, что при ударах молнии в высотное здание в 84% случаев фиксировался отрицательный заряд [174]. Таким же знаком зарядов должны ха рактеризоваться циркуляционные ячейки, включающие несколь ко или большое количество грозовых облаков (суперячейковые конвективные вихри, мезоциклоны на холодных фронтах, тропи ческие циклоны). В теплых секторах внетропических циклонов, где преобладает облачность слоистых форм, земная поверхность имеет положительный заряд и градиент потенциала направлен вверх. В таких условиях можно ожидать, что воздушная масса, с ее слоистыми облаками, не обладает значительным зарядом или заряжена отрицательно. В холодных секторах, где преобладает конвективная облачность, следует ожидать отрицательный заряд воздушных масс. Интегральный заряд воздушных масс подвиж ных и стационарных антициклонов, согласно данным об атмо сферном электричестве в условиях малооблачных типов погоды, является положительным.

Вращающийся объемный заряд атмосферного вихря создает почти кольцевой ток, средняя сила которого (IВ) определяется ко личеством электричества (зарядом) преобладающего знака (QВ), протекающим за время одного оборота вихря (tВ): IВ = QВ / tВ.

В центре вихря линейная скорость движения воздуха равна нулю.

На некотором расстоянии от центра она увеличивается до макси мума, а затем убывает до нуля на внешней границе вихря. Цирку ляция объемного заряда приурочена главным образом к зоне наи больших скоростей, имеющей радиус rВ. Учитывая это, вихрь можно уподобить витку с током, оборот заряда в котором проис ходит за время tВ = 2 rВ/В, где В – эффективная скорость пере носа заряда в циркуляционной ячейке. Стало быть, Q IВ В В (7.1) 2 rВ В согласии с принятым в физике правилом, направление то ка в ячейке совпадает с циркуляцией преобладающего положи тельного заряда. Если преобладает отрицательный заряд, то на правление тока является встречным по отношению к движению ветрового потока.

Электрический ток вихря, моделируемый током витка, соз дает магнитное поле. Силовые линии поля в центре вихря совпа дают с осью его вращения (рис. 7.1). Оси интересующих нас цир куляционных ячеек ориентированы по нормали к земной поверх ности, ввиду чего глобальный ансамбль ячеек, в принципе, может инициировать образование магнитного поля Земли с характер ным для него сложным распределением силовых линий. При этом требуются определенные направления вращения зарядов в ячей ках, обеспечивающие современную геомагнитную полярность (в соответствии с которой южный магнитный полюс находится в се верном полушарии). Необходимо, чтобы в северном полушарии в ячейках с антициклонической циркуляцией (по часовой стрелке при взгляде сверху) преобладал положительный, а в ячейках с ци клонической циркуляцией – отрицательный объемный заряд. В южном полушарии, где антициклоническая циркуляция соответ ствует вращению против часовой стрелки, «раскладка» зарядов по ячейкам должна быть такой же, как в северном полушарии. Рас сматриваемое требование выполняется и в антициклонах, и в вих рях с циклоническим вращением, включая грозовые облака.


Рис. 7.1. Магнитное поле атмосферного вихря, где преобладающие положительные заряды вращаются по часовой стрелке.

ВВ – магнитная индукция (линии вектора);

IВ – сила тока;

rВ – эффективный радиус вихря Модуль вектора магнитной индукции в центре витка с током зависит от силы тока и радиуса витка [64]: В = (0/4)·(2I/r), где 0 – магнитная постоянная, равная 1,257·10-6 В·с/(А·М), I – сила тока, r – радиус витка.

Магнитная индукция атмосферного вихря выразится, с уче том (7.1), следующим образом:

0Q В VВ BВ (7.2) 4 rВ Для оценки значения ВВ будем считать, что QВ=qВ· rВ2, где qВ – средний электрический заряд, заключенный в вертикаль ном атмосферном столбе вихря с основанием в 1 м2, а rВ2 – площадь, занимаемая вихрем. При этом ВВ= 0 qВVВ (7.3) В условиях антициклонической циркуляции типичны мало облачная погода и слабые ветры. Следуя работам [63, 174], qВ = 10-9 Кл/м2. Согласно метеорологическим данным, VВ = 5 м/с.

Находим, что ВВ = 1,6·10-15 Тл. Это значение ВВ на 10 порядков меньше полной напряженности главного магнитного поля Земли.

На уровне земной поверхности для него характерны значения магнитной индукции, равные 3,1·10-5Тл (на экваторе).

Циркуляционные ячейки с циклоническим вращением воз духа отличаются сравнительно большими удельными электриче скими зарядами и скоростями ветра. В особенности это касается крупных грозовых облаков, которые характеризуются диаметром и вертикальным развитием в пределах 10-15 км. Скорость ветра в них достигает 30-40 м/с [8]. При объединении нескольких обла ков циркуляционные ячейки увеличиваются в размерах – вплоть до образования мезоциклонов (обычно связанных с холодными атмосферными фронтами). Тропические циклоны, имеющие диа метр в сотни километров, являются крупнейшими ячейками, со стоящими из грозовых облаков. Ориентируясь на данные о грозовых облаках, будем полагать, что в них VВ = 20 м/с и qВ = 10-5 Кл/м2.

В таком случае ВВ = 6,3·10-11 Тл, что в миллион раз меньше гео магнитного поля. В оценке ВВ погрешность может составить один-два порядка, но это не меняет существа дела.

По-видимому, в дальнейшем изучении природы геомагне тизма основное внимание следует уделить вихрям, включающим грозовые облака, а также природе намагничения литосферы. При значениях радиуса вихрей в пределах 1-100 км генерируемое магнитное поле проникает в литосферу на глубину от нескольких километров до первых сотен километров. Глобальный ансамбль вихрей непрерывно изменяется по конфигурации, но он постоян но существует, вызывая остаточную намагниченность горных пород литосферы (при температуре ниже точки Кюри). Принци пиальное значение здесь имеет давно установленный в геомагне тизме факт, согласно которому магнитное поле вне однородно намагниченной сферической оболочки совпадает с полем диполя, расположенного в ее центре [106]. Основной вопрос при этом – обладает ли верхняя литосфера способностью к существенному намагничению под влиянием слабых магнитных полей атмосфер ных вихрей?

Если предположить, что ответ будет утвердительным, то возникает перспектива выявления единого механизма формиро вания электрического и магнитного полей Земли в рамках систе мы «атмосфера – литосфера». Рассмотрим эту перспективу.

В учении об атмосферном электричестве считается почти до казанным, что разделение зарядов в системе «земная поверхность – атмосфера» связано с процессами, протекающими в кучево дождевых облаках. Однако в отсутствие общепринятого мнения об этих процессах позволительны и альтернативные варианты.

Реальностью атмосферной циркуляции является перенос ионизированного воздуха с пересечением силовых линий маг нитного поля Земли. На атмосферные ионы с зарядом q при этом действует сила F, направление и величина которой определяется векторным произведением скорости ветра V и магнитной индук ции B [64]:

F = q [VB], (7.4) где V, B и F образуют правую систему, показанную на рис. 7.2.

В Рис. 7.2. Воздействие геомагнитного поля V на движущиеся атмосферные ионы.

В – магнитная индукция;

V – скорость ветра;

F – сила, действующая F на положительный заряд Изображенное на рисунке направление силы относится к положительно заряженным ионам. К ионам с отрицательным за рядом приложена сила противоположного направления. Естест венно предположить, что взаимодействие атмосферных ионов с магнитным полем играет важную роль в разделении зарядов в системе «земная поверхность – атмосфера». Значение рассматри ваемого взаимодействия для процессов в ионосфере общепризна но, но нас интересует только нижняя атмосфера.

Вихревое вращательное движение воздуха не вызывает раз деления зарядов, поскольку результирующая сила, приложенная к ионам на одном (произвольно выбранном) полувитке циркуля ции, заменяется такой же по величине, но противоположно на правленной силой на другом ее полувитке. Для их разделения не обходима зональная циркуляция воздушных масс. Только в этом случае силовое воздействие геомагнитного поля на положитель ные или отрицательные ионы, во-первых, является однонаправ ленным, во-вторых, имеет существенную вертикальную состав ляющую, которая понуждает ионы перемещаться вниз, к земле, или вверх, к стратосфере.

В современных климатических условиях в тропосфере и нижней стратосфере обоих полушарий преобладает западный пе ренос атмосферного воздуха (направленный с запада на восток по отношению к земной поверхности). При этом вектор воздействия геомагнитного поля на положительные ионы направлен в значи тельной мере вверх, а на отрицательные ионы – вниз. Как следст вие, в преобладающей части тропосферы и нижней стратосфере должен аккумулироваться положительный, а в приземном слое тропосферы и на земле – отрицательный заряд. Существующее глобальное электрическое поле системы «земная поверхность – атмосфера» соответствует именно такому механизму разделения зарядов. Получает объяснение тот факт, что нормальное (модель ное для Земли) электрическое поле наблюдается в антициклони ческих условиях погоды, при которых рассматриваемое разделе ние проявляется в чистом виде.

Если такой механизм возникновения электрического поля Земли является главным, то напрашивается следующая схема на копления и расходования отрицательного заряда в кучево дождевых облаках:

– происходящая в них прогонка влажного приземного воздуха в направлении снизу вверх сопровождается поступлением в облач ные «башни» избыточного количества отрицательных ионов;

– эти ионы частично захватываются тонкодисперсными частицами облаков с образованием плотных отрицательных за рядов, доминирующих по сравнению с положительными;

– отрицательный объемный заряд облаков теряется, возвра щаясь к земле на дождевых каплях и претерпевая нейтрализацию в ходе электрических разрядов.

Эта схема не нуждается в проблематичных процессах раз множения отрицательных зарядов в кучево-дождевых облаках.

Она допускает накопление в активных кучевых облаках не только отрицательных, но и положительных объемных зарядов. Послед нее может происходить при поступлении в облака воздуха с пре обладанием положительных ионов.

Таким образом, выстраивается гипотеза, позволяющая объ яснить происхождение электрического и магнитного полей Земли в их взаимосвязи. Для придания ей наглядности и дальнейшего ее рассмотрения ниже представлена схема формирования электро магнетизма Земли (рис. 7.3).

Геомагнитное поле Распределе- Магнит Атмосферные ние зарядов ные поля Система Цирку- Литосфера вихри в системе вихрей «земная по ляция Геомаг верхность – атмо- нитное атмосфера»

сферы Электриче- Электриче- поле ское поле ские заряды системы вихрей Рис. 7.3. Принципиальная схема формирования электрического и магнитного полей Земли в системе «атмосфера – литосфера»

Название системы «атмосфера – литосфера» нельзя считать вполне удачным, поскольку теряется присутствие системы «земная поверхность – атмосфера». Но оно отражает область генерации электрического и магнитного полей и представляется удобным при рассмотрении природы электромагнетизма различных планет.

Нижняя атмосфера, с ее циркуляционными ячейками, явля ется компонентом системы «атмосфера – литосфера». Динамика атмосферы определяется притоками и стоками тепла, которые не зависят от земного электромагнетизма. Ввиду этого циркуляцию атмосферы, в том числе вихреобразование в ней, необходимо рассматривать в качестве внешнего воздействия. Тогда геомаг нитное поле (выход системы) обусловливается, во-первых, собст венной динамикой электромагнитной системы «атмосфера – ли тосфера», во-вторых, циркуляцией атмосферы (входом системы).

Если не касаться причин ионизации атмосферного воздуха, то непосредственный источник энергии формирования геоэлектри ческого и геомагнитного полей – атмосферная циркуляция.

Левая часть схемы иллюстрирует представление о том, что силовое воздействие геомагнитного поля на ионы, перемещаю щиеся в зональных потоках атмосферной циркуляции, формирует некоторое вертикальное распределение зарядов в системе «зем ная поверхность – атмосфера». Электрическое поле системы, со ответствующее распределению зарядов, в свою очередь влияет на вертикальное перемещение ионов, о чем было сказано ранее.

Отмеченное влияние всегда влечет за собой нейтрализацию заря дов и ослабление электрического поля (отрицательная обратная связь). На распределение зарядов в системе влияют также элек трические заряды атмосферных вихрей, в первую очередь цирку ляционных ячеек с кучево-дождевыми облаками. Однако нет ну жды в идее, согласно которой облака играют основную роль в формировании заряда земной поверхности.

Центральная часть схемы отражает, в агрегированной фор ме, процессы в локальных и мезомасштабных атмосферных вих рях с циклоническим характером циркуляции: «засасывание» за рядов приземного слоя атмосферы – формирование преобладаю щего заряда воздушной массы вихря и его вращательное движе ние – генерация магнитного поля вихрей.


Правая часть схемы характеризует воздействие магнитного поля вихрей на земную кору, индуктивное и остаточное намагни чение горных пород, сопутствующее формирование геомагнитно го поля. Воздействие последнего на перемещающиеся в нижней атмосфере ионы представляет собой главную обратную связь, ко торая объединяет генерацию электрического и магнитного полей Земли в единый процесс.

Выявление физической специфики намагничения земной коры под влиянием слабых магнитных полей атмосферных вих рей остается нерешенной проблемой гипотезы земного электро магнетизма. Оставим ее на будущее, ограничившись упоминани ем возможностей возникновения нелинейных эффектов намагни чения горных пород в связи с многократным повторением воз действия магнитных полей атмосферных вихрей на кристаллы ферромагнетиков земной коры в условиях широкого диапазона температуры в ее пределах. Отмеченное повторение, вероятно, способствует упорядочению ориентации магнитных моментов доменов, входящих в структуру кристаллов. Сопутствующее по явление зачаточного глобального магнитного поля в свою оче редь ведет к преодолению энергетических барьеров в ориентации доменов. Сочетание многократного приложения внешнего поля вихрей с постепенным усилением глобально организованного по ля, надо полагать, создает значительную остаточную намагни ченность горных пород и, тем самым, магнитное поле Земли.

В предлагаемой гипотезе мы в значительной мере возвраща емся к ныне отвергнутой идее основоположника учения о зем ном магнетизме Уильяма Гильберта, согласно которой геомаг нитное поле соответствует полю намагниченной сферы. По имеющимся расчетам [106], для такого объяснения существую щей напряженности главного поля нужно допустить, что глубины Земли сложены породами с намагниченностью, равной 80 А/м.

Столь высокая намагниченность редко встречается в породах земной коры. Содержание магнетита в них должно достигать почти 50%. Ситуация усугубляется тем, что на глубинах около 30 км достигается точка Кюри и нижележащие породы утрачи вают ферромагнитные свойства. Ввиду этого У. Паркинсон отме чает: «Если бы мы хотели объяснить происхождение главного поля постоянной намагниченностью пород, расположенных выше этой отметки, то для этого потребовалось бы абсурдно большое значение намагниченности – 5650 А/м. Модель Гильберта была отклонена, как только выяснилось, что большая часть недр Земли имеет высокую температуру» ([106], с.137).

Совершенно иное представление о роли намагниченности пород верхней литосферы (до глубины точки Кюри) следует из факта существования крупных магнитных аномалий, в пределах которых напряженность поля, измеренная на земной поверхности и в тропосфере, намного превышает напряженность фонового поля. Так, в районе Курской аномалии, охватывающей террито рию в 120 тыс. км2, наземные значения модуля вектора магнит ной индукции (В) достигают 200 мкТл [19], в то время как фоно вые его значения не превышают 50 мкТл. Понятно, что эта ано малия никоим образом не связана с гипотетическим механизмом генерации магнитного поля в области земного ядра, а обусловле на повышенной концентрацией в верхней коре минералов с фер ромагнитными свойствами. Здесь уместно задать вопрос: какой напряженностью характеризовалось бы геомагнитное поле, если бы Курская аномалия охватила всю поверхность Земли? Ответ очевиден: в несколько раз большей по сравнению с наблюдаю щейся. Причем в рассматриваемом случае не требуются абсурд но большие значения намагниченности пород, ибо железистые кварциты и другие железные руды не обладают таковыми.

Заслуживает внимания то, что в породах верхней мантии, осо бенно базальтах и других базитах, значительная часть массы (поряд ка 10%) приходится на ферромагнитные минералы, содержащие же лезо, титан и другие металлы. В рудных телах Курской магнитной аномалии доля ферромагнетиков превышает 50%. Однако мощность рудных тел обычно составляет сотни или первые тысячи метров, ввиду чего породы верхней литосферы обладают интегральной на магниченностью того же порядка, что и рудные толщи.

Представим теперь эффективную намагниченность пород верхней литосферы в районе аномалии (JА) в следующем виде:

JА = J1 + J2, где J1 – вклад намагниченности рудных тел, а J2 – вклад всех остальных пород верхней литосферы. Обозначим че рез JФ фоновую намагниченность пород (вне района аномалии).

Понятно, что JФ J2 и, стало быть, JА = J1 + JФ. Если J1 = JФ, то имеет место сильно выраженная аномалия, поскольку JА = 2JФ. В случае весьма слабых аномалий JА JФ. С учетом этих соотно шений мы приходим к выводу, что в любом обычном районе земного шара напряженность геомагнитного поля обеспечивает ся фоновой намагниченностью пород верхней литосферы.

Согласно представленной схеме (рис. 7.3), система «атмо сфера – литосфера» функционирует как самовозбуждающееся динамо, которое дает начало электромагнетизму Земли. Любое самовозбуждающееся динамо запускается, как известно, при не обходимых начальных условиях. В нашем случае, согласно рис. 7.3, в качестве одного из вариантов можно предположить слабую начальную намагниченность земной коры. Тогда, в усло виях атмосферной циркуляции, начинается разделение зарядов в атмосфере, появляются индуцированные магнитные поля атмо сферных вихрей, происходит усиление исходного геомагнитного поля и т. д. В качестве другого варианта можно принять, что в системе «земная поверхность – атмосфера» имеется некоторое начальное распределение электрических зарядов. При этом воз никают магнитные поля атмосферных вихрей, зарождается гео магнитное поле, усиливается разделение зарядов в системе «зем ная поверхность – атмосфера» и т. д. Влияние каждого из этих начальных условий на процессы в системе запускает механизм самовозбуждающегося динамо.

Рассматриваемая схема формирования электромагнетизма не накладывает ограничений на магнитную полярность Земли.

Однако из предложенной гипотезы (а значит, и схемы) вытекает взаимное согласование качественных характеристик электриче ского и магнитного полей Земли, соответствующее современной и инверсионной геомагнитной полярности. Оно представлено в табл. 7.2.

Это согласование позволяет проверить гипотезу происхож дения электромагнитного поля Земли с помощью эмпирических данных. Так, в современных условиях, когда известны геомаг нитная полярность, а также знаки электрических зарядов земной поверхности и атмосферы, имеется возможность проверить пре обладающий заряд атмосферных вихрей с циклонической цирку ляцией и направление вектора магнитной индукции этих вихрей. В условиях инверсионного геомагнитного поля, многократно повто рявшихся в геологическом прошлом, магнитные полюса Земли ме нялись местами. Эта эмпирически установленная характеристика электромагнетизма отражена в таблице. Все остальные характери стики, касающиеся инверсионной полярности, имеют смысл теоре тического прогноза. Понятно, что они не поддаются реконструкции и проверке – вероятно, за исключением электрического заряда зем ной поверхности. Стало быть, возникает задача отыскания способа определения знака электрического заряда земной поверхности в эпохи с различной геомагнитной полярностью.

Таблица 7. Согласование качественных характеристик электрического и магнитного полей Земли при современной и инверсионной геомагнитной полярности Геомагнитная полярность Характеристики электрического и магнитного полей современная инверсионная Преобладающий заряд земной по верхности – + Преобладающий заряд атмосферы + – Преобладающий заряд атмосферных вихрей с циклонической циркуляцией – + Ориентация вектора магнитной ин дукции отмеченных вихрей в север ном полушарии к земле от земли Геомагнитный полюс северного по лушария южный северный Изменения полярности свидетельствуют о динамической не устойчивости системы, формирующей геомагнитное поле. В неко торые эпохи дипольная составляющая поля ослабляется до нуля и появляется вновь с прежней или иной полярностью [106, 154].

Если геомагнитное поле возникает в системе «атмосфера – литосфера», то отмеченное его поведение можно объяснить пре жде всего следующим образом. При некотором соотношении за падного и восточного зонального переноса атмосферного воздуха разделение зарядов в системе «земная поверхность – атмосфера»

ослабевает. Электрическое поле этой системы становится незна чительным по величине и знакопеременным. Как следствие, схо дит на нет и магнитное поле. С изменением атмосферной цирку ляции происходит новый запуск геомагнитного поля. Его поляр ность может быть прямой или обратной – в зависимости от пре обладающего направления зональной циркуляции атмосферы.

Особенностью системы атмосфера – итосфера является от носительная самостоятельность северного и южного полушарий по характеристикам атмосферной циркуляции. Полушария долж ны различаться по параметрам электрического и магнитного по лей, хотя и обладают одной и той же структурой, показанной на рис. 7.3. Естественно, что электромагнетизм Земли следует рас сматривать как результат взаимодействия полушарных подсистем глобальной системы атмосфера – литосфера (рис. 7.4).

Циркуляция Электромагне атмосферы Подсистема СП тизм СП Электромагне тизм Земли Электромагне Циркуляция Подсистема ЮП тизм ЮП атмосферы Рис. 7.4. Блок-схема взаимодействия подсистем северного и южного полушарий в формировании электромагнетизма Земли Полушарные подсистемы придают самовозбуждающемуся динамо системы атмосфера – литосфера дополнительные сте пени свободы для возникновения инверсий магнитного поля.

Различие этих подсистем создает также предпосылки для суще ствования крупных пространственных особенностей геомаг нитного поля.

Прежде чем коснуться последних, примем во внимание сложность даже усредненного пространственного распределения составляющих общей циркуляции атмосферы. Заведомо нет ос нований полагать, что атмосферная циркуляция может привести к равномерному намагничению горных пород верхней литосфе ры. Наоборот, следует ожидать прихотливой картины намагни ченности – тем более, что свой вклад должна вносить и простран ственная изменчивость магнитных свойств литосферы.

Общая циркуляция атмосферы зависит от термического ре жима системы земная поверхность – атмосфера и участвует в его формировании. Термические и барические градиенты, опреде ляющие общую циркуляцию, существенно связаны с размерами и распределением ледяных полярных шапок и материков. В годо вом выводе основным центром действия атмосферы северного полушария является Арктический антициклон, располагающийся преимущественно над Гренландией и Канадским архипелагом, а южного полушария – Антарктический антициклон с центром над восточной Антарктидой. Согласно изложенной гипотезе элек тромагнетизма Земли, можно считать закономерным, что геомаг нитные полюса северного и южного полушарий приурочены не к географическим полюсам, а к этим центрам действия атмосферы.

В холодное время года зональная циркуляция и макротурбулент ность атмосферы высоких и средних широт подстраиваются так же к Североамериканскому (Канадскому) и Азиатскому (Сибир скому) антициклонам. Представляется закономерным, что в рас пределении напряженности геомагнитного поля имеются макси мумы (полюса), совпадающие с отмеченными сезонными цен трами действия атмосферы (рис. 7.5). В отличие от северного по лушария, в южном полушарии нет крупных материковых анти циклонов, кроме антарктического, вследствие чего магнитное по ле там практически монополярное.

Значительное внимание корреляции главных особенностей магнитного поля с распределением атмосферного давления в се верном полушарии, в том числе с наличием максимумов давле ния над Канадой и Сибирью, уделяется в работе В.В. Кузнецова с соавторами [160]. Они приводят доказательства того, что истин ный магнитный полюс в этом полушарии представляет собой об ласть, вытянутую в направлении на Канадскую и Сибирскую ми ровые магнитные аномалии.

Рис. 7.5. Карта полной напряженности геомагнитного поля (мкТл), построенная по данным, полученным с помощью спутника МАГСАТ [106] Вследствие аномальной охлажденности Антарктики южное полушарие отличается от северного повышенной энергией зо нальной и вихревой циркуляции атмосферы. Следуя развиваемым представлениям, магнитное поле южного полушария должно быть более выраженным, чем северного. Это теоретическое тре бование подтверждается и позволяет объяснить тот факт, что на пряженность главного магнитного поля южного полушария при близительно на 10% выше северного (рис. 7.5).

Атмосферные циркуляционные процессы претерпевают из менения в своем пространственном распределении и своей ин тенсивности в различных масштабах времени – от межсуточного до геологического. Вследствие этого можно считать неизбежной изменчивость во времени конфигурации и напряженности маг нитного поля Земли. Причем вариации магнитного поля должны происходить в определенной сопряженности с изменениями электрического поля Земли. Это положение является принципи альным, ибо вытекает из нашего представления о земном элек тромагнетизме, но никоим образом не следует из предположений о гидромагнитном динамо земного ядра.

Отмеченные теоретические позиции можно конкретизиро вать и проверить по данным об изменениях геомагнитного и гео электрического полей.

Атмосферная циркуляция претерпевает существенные изме нения в годовом ходе. Однако изменение намагниченности гор ных пород литосферы – медленный процесс. Сколько-нибудь значительные вариации геомагнитного поля по сезонам года не возможны. Электрическое поле системы «земная поверхность – литосфера», наоборот, малоинерционое, о чем уже было сказано.

Усиление атмосферной циркуляции в зимнее время и ее ослабле ние в летнее время должно вызывать ясно выраженный годовой ход напряженности электрического поля. Это имеет место в дей ствительности (рис 7.6).

Рис. 7.6. Годовые вариации градиента потенциала в Кью и Потсдаме [174] 1 – Кью, 1889-1912 гг.;

2 – Потсдам, 1904-1923 гг.

На протяжении последних полутораста лет, по окончании так называемой «малой ледниковой эпохи», происходит преиму щественное потепление климата. Оно сопровождается ослабле нием зональной циркуляции атмосферы, особенно в северном по лушарии. В полном согласии с развиваемой нами концепцией, во многих публикациях встречаются сведения о вековом (совре менном) снижении напряженности электрического и магнитного полей Земли. Некоторые сообщения носят алармистский харак тер: эти изменения полей приписываются антропогенному влия нию на окружающую среду – как и современное потепление климата. Однако имеются основания полагать, что усиленно на вязываемое мировой общественности представление об индуст риальной природе векового потепления климата – надуманное. В этом представлении глобальная климатообразующая система (ГКС) считается равновесной, выходящей из устойчивого состоя ния только под влиянием внешних воздействий (в данном случае – под влиянием парниковых газов). В реальности ГКС – неравно весная система, ей свойственны непрерывные колебания разного временнго масштаба и отсутствие стационарных состояний. Ин дустриальная эпоха случайным образом пришлась на стадию ес тественного потепления климата [132]. Вероятность такого сов падения близка к 50%.

Более ранние климатические циклы геологической истории можно сопоставить только с археомагнитными и палеомагнит ными данными, поскольку методы реконструкции параметров электрического поля пока не разработаны.

Археомагнитные данные, имеющиеся в [23,147], свидетель ствуют о колебательных изменениях напряженности магнитного поля в различных регионах Евразии в прошедшие 6-7 тыс. лет.

Эти изменения, в основном, логично согласуются с данными об эпохах потепления и похолодания климата в голоцене.

В плейстоцене, на протяжении последнего миллиона лет геологической истории, имели место крупные колебания климата и оледенения Земли с продолжительностью основных циклов около 100 тыс. лет. В эту эпоху, как следует из работы А.Н. Третьяк [154], происходили принципиальные изменения геомагнитного поля – обращения его полярности с такой же средней продолжительностью главных циклов.

Наиболее крупные изменения термических и циркуляцион ных условий на земном шаре связаны с глобальными геологиче скими циклами продолжительностью 150-250 млн лет. В ледни ковые периоды, когда существуют ледяные полярные шапки, ат мосферная циркуляция отличается интенсивностью и отчетливой зональностью. Геомагнитное поле в эти периоды должно харак теризоваться повышенной напряженностью, особенно в своей дипольной составляющей. В теплые периоды термические и ба рические градиенты между низкими и высокими широтами уменьшаются. Как следствие, зональная составляющая атмо сферной циркуляции ослабевает, а относительная роль регио нальных центров действия атмосферы, прежде всего материко вых, увеличивается. На протяжении этих периодов логично ожидать ослабления геомагнитного поля и акцентации неди польных его составляющих, связанных с региональными цен трами действия атмосферы. Перестройка характеристик маг нитного поля от холодных периодов к теплым и обратно долж на происходить в ритме главных геологических (геотектониче ских) циклов.

Эти положения согласуются с данными о динамике главного магнитного поля в фанерозое, приведенными в [154]. Так, в конце палеозоя, когда имел место ледниковый период, магнитный мо мент Земли был на 20% больше современного. В теплый период мезозоя, апогей которого приходится на конец юры – начало ме ла, его значения, наоборот, были меньше и составляли 40% от со временных. Существенное значение имеют выводы автора этой работы о корреляции эпох сильного изменения параметров гео магнитного поля с эпохами тектоно-магматической активиза ции планеты. Учитывая взаимосвязь тектоно-магматических и климатических событий, протекающих в глобальной геологиче ской системе, причину указанной корреляции следует переори ентировать на климатические события. То же самое касается следующего вывода А.Н. Третьяк: «С периодом 180-215 млн лет связаны наиболее значимые изменения угловой скорости Земли и ее магнитного момента» ([154], с. 64). Если оставить в стороне спорный вопрос о вариациях скорости вращения Земли и их последствиях, можно констатировать совпадение продол жительности главных геомагнитных циклов и главных геологи ческих циклов, включающих чередование неледниковых и лед никовых периодов.

Согласно идее единой природы электромагнетизма Земли, геомагнитное поле в принципе не может соответствовать акси альному диполю ни в холодные, ни в теплые периоды. В совре менную эпоху в северном полушарии имеются слабовыраженные основной, Канадский и Сибирский геомагнитные полюсы. Те перь представим, что начинается следующий неледниковый пе риод, ледяная полярная шапка исчезает и Полярный бассейн ста новится сравнительно теплым. В таком случае, следуя климати ческим знаниям, Арктический центр действия атмосферы пре кращает свое существование, а Североамериканский и Азиатский центры сохраняются и сдвигаются к более низким широтам. Как следствие, Канадский и Сибирский магнитные полюсы мигриру ют в окрестности этих центров и становятся доминирующими на полушарии. Понятно, что новообразующиеся горные породы се вероамериканского и евразийского материков приобретают на магниченность, по своей ориентации и интенсивности подчинен ную региональным геомагнитным полюсам. При новом положе нии Канадского и Сибирского геомагнитных полюсов, скажем, на 40° с.ш., образующиеся там породы «записывают» в своей маг нитной памяти наклонение, равное 90°. Влияние этих полюсов неизбежно фиксируется в обширном региональном их окруже нии. То же самое касается влияния подвижек рассматриваемых полюсов по долготе. При всем том геоблоки остаются на преж них местах.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.