Гигантские катастрофы и накопление углеволородов

Ю.Н. Голубчиков, кандидат географических наук

Мегаволны

Катастрофу 26 декабря 2004 г. в Юго-Восточной Азии вызвало формирование обычного разлома на дне Индийского океана длиной всего в 1000 км и шириной 30 м. При этом вертикальные смещения океанического дна только в одном месте достигли 20 м (см. «Энергию» № 8/2005 г.).

Но если даже такие перемещения океанического дна влекут за собой сокрушительные цунами, то какими же волнами должны были сопровождаться провалы океанического дна на глубину в нескольких сотен метров? Об их былом существовании свидетельствуют гигантские ступени морских террас, опоясывающих почти все морские берега. Известны террасы высотой в несколько сотен метров над уровнем моря. Обнаруживаются и затопленные террасы на глубине более ста метров. Это говорит о том, что опускания уровня (дна) океана или подъемы поверхности суши, происходили быстро, даже мгновенно. Значит, материковая отмель то оголялась, то океан внезапно надвигался на сушу.

А какие цунами могли вызывать расколы на океаническом дне протяженностью до нескольких тысяч километров, а то и десятков их? Вспомним о расколе-рифте по оси Срединно-Атлантического и других срединно-океанических хребтов. Н.Ф. Жиров в книге «Атлантида», опубликованной в 1957 г., указывает, что в случаях быстрых тектонических опусканий крупных площадей мы вправе ожидать появления «суперцунами», высоту волны которых при подходе к берегам трудно подсчитать. Это будут уже не волны, а гигантские суперволны. По предположениям владивостокского ученого С.А. Зимова, у берегов они будут достигать высоты до 2200 м. Пересекая океан и многократно отражаясь от берегов, такие волны вызовут колоссальные разрушения по всей равнинной суше Земли.

При подходе мегаволн к берегам повсеместно будут возникать течения со скоростями в десятки, а возможно, и в сотни метров в секунду. В современных условиях придонные скорости в волно-прибойной зоне могут достигать всего нескольких метров в секунду. Скорости порядка 5 м/с и выше развиваются лишь при ударе волны о берег. Но разрушительную способность потоков со скоростями в десятки и сотни метров в секунду и расходами воды в миллионы м^с мы не можем даже вообразить. Тем не менее это не означает, что таких потоков не было. Просто они не наблюдаются в настоящее время. Их возникновение могло происходить в результате вполне обычных тектонических катастроф, только большей интенсивности и территориального охвата.

Мегаволны могли возникать и при падении в океан крупных космических тел. Они появлялись и при всяком усилении приливо-образующих сил, связанном с приближением к Земле крупных космических объектов. Во всех таких случаях происходили мощнейшие тектонические подвижки, землетрясения, вспышки турбулентности в океане и озерах, перекосы поверхностей океанических уровней, сильнейшие насыщения атмосферы парами воды и углекислым газом.

Разрушающая деятельность мегаволн была большей частью направлена на перемещение на значительные расстояния рыхлых осадков как с моря в сторону суши, так и с суши в сторону моря. Как же они проявились в геологической летописи горных пород?

С.А. Зимов в книге «Резонансный прилив в Мировом океане и проблемы геодинамики» (М., Наука, 1989) доказывает, что в самом осадконакоплении действие гигантских мегаволн, по-видимому, ничего сверхъестественного не производит. Оставляют они после себя самые обычные ритмические слои горных пород. Геологи часто встречают такие повторяющиеся по разрезу осадки и трактуют их как отражающие многократные наступления (трансгрессии) и отступления (регрессии) моря, связанные с тектоническими движениями или колебаниями климата. И в том и другом случае эти процессы интерпретируют как сравнительно плавные и медленные, идущие многими тысячами лет, под действием повторяющихся тектонических опусканий и подъемов земной поверхности или потеплений и похолоданий. Но они могут оказаться следами катастрофических приливов и отливов, повторяющихся на протяжении всего нескольких дней или месяцев, а то и часов. Их модель мы можем наблюдать, когда бросаем камень в лужу.

С.А. Зимов пытается воспроизвести этот процесс. При возникновении мегаволн потоки катастрофических приливов и отливов быстро насыщаются наносами от размываемых пород. Мутная морская вода создает мощные отложения на суше. Часто они не имеют никаких остатков фауны и принимаются за следы «медленных» наступлений и отступлений моря или гипотетических ледников. В океане, стекающая с шельфа мутная морская вода, способна пропиливать гигантские подводные каньоны, вынося при этом смытые с шельфа наносы на значительные глубины.

Наблюдения в природе подтверждают сходство накопленных на суше мощных толщ валунных суглинков, так называемых морен, со сходными валунными отложениями у устьев подводных каньонов. На дне океана такие отложения называют тиллитами. При снижении скоростей потоков, как на суше, так и на море, в первую очередь выпадают крупные наносы. Сначала это валуны. Затем откладываются галька, гравий и песок. Наносы меньшей крупности — алеврит, глина, ил оседают в более спокойной обстановке в виде обширных покровов.

Катастрофическое накопление месторождений угля

Строение угленосных толщ обычно обнаруживает по вертикали характерный цикл. Снизу обычно залегают сцементированные в конгломерат валуны, над ними лежит галька, выше идет песчаник, над которым залегает аргиллит (песчаная сланцевая глина). Завершать эти отложения может и пласт угля. Он всегда приурочен к определенной части таких повторяющихся слоев: залегает на песчанике, алеврите или глинистом сланце, а сверху перекрыт чаще всего известняком или слоистым аргиллитом. Некоторые угольные и известняковые слои толщиной всего несколько сантиметров тянутся почти без изменений иногда на многие тысячи квадратных километров. При этом соседние пласты, и выше и ниже лежащие, лишены каких-либо ископаемых остатков угля. Затем цикл толщи повторяется. Опять над известняком появляются валуны, над которыми лежат галька, песчаник и аргиллит, над ними появляется пласт угля, который сверху перекрыт аргиллитом или известняком. В крупных осадочных бассейнах насчитываются десятки повторений таких циклических осадочных слоев.

Появление циклически повторяющихся осадочных толщ трактуется геологами как результат обычного изменения границ суши и моря. Предполагается, что наступление (трансгрессия) моря на сушу затапливало прибрежные торфяники и мангровые леса. Большие пространства лесов оказывались на морских глубинах, где перекрывались непроницаемыми для кислорода «крышками» из морских известняковых осадков. После этого опускание сменялось тектоническим поднятием и море отступало.

Оказавшиеся сжатыми между прочными аргиллитами и известняками под большим давлением и при высокой температуре, огромные массы древесины преобразовались в каменный уголь. В доказательство этой гипотезы приводятся знакомые всем «растительные» отпечатки на изломах угольных пород. Следствием этой теории является гипотезы о произрастании гигантских лесов, о смещении оси вращения Земли (для объяснения происхождения угля в арктических зонах) и другие.

Однако сегодня такие угли нигде не накапливаются, как и другие отложения угленосного цикла (песчаники, сланцы, конгломераты, известняки). Экспериментально тоже не получено хотя бы маленького кусочка угля. В современных болотах накапливается торф, нов уголь он не превращается. Торф разлагается, как и все растительные остатки, только медленнее, на протяжении столетий. Не найдено никаких образований переходных от торфов к бурым или каменным углям, тогда как в углях наблюдаются постепенные переходы от одного типа к другому. К тому же современное накопление торфов сопровождается исчезновением древесной растительности. А, например, третичные угли состоят из остатков трав, кустарников и деревьев, в том числе кипарисов, секвой и других хвойных и покрытосеменных, включая пальмы.

Образование колоссальных месторождений каменных углей нередко связывается с гибелью тропических травовидных лесов. Но в современных тропических лесах вся погибшая растительная масса тут же разлагается или служит пищей другим существам. Никакого естественного ее обугливания не происходит. Органические остатки на земной суше могут сохраниться для последующих веков, только в том случае, если они внезапно и очень быстро скрываются каким-либо способом от поедания другими организмами и от влияния стихий. Что же послужило источником накопления угленосных толщ в былом? Ведь сегодня от сравнительно небольшого количества плавника, поступающего в моря с суши никаких угольных залежей ждать не приходится. Море быстро избавляется от плавника, выбрасывая его на берег.

Иное дело в прибрежно-морских или озерных условиях. Здесь остатки животных и растений быстро покрываются песком или илом, приносимым волнами. Поэтому в осадочных пластах на дне прежних морей и дельт находят множество ископаемых организмов. Но даже если торфяники или тропические леса покрывались водами какого-нибудь бассейна, в частности морского, то почему угольные пласты почти всегда перекрыты наиболее глубоководными осадками, типа известняка? При трансгрессии моря на болота торфяники должны перекрываться вначале грубозернистыми осадками зоны прибоя (галькой), потом мелководными песками и лишь затем глубоководными известняками.

Остается не понятным, какая сила могла собрать остатки наземных растений с земной суши и собрать их на морском дне? Как могла она преобразовать их в залежи угля, как будто бы обожженных каким-то огнем, но не сгоревших в нем? И почему все основные запасы каменного угля сосредоточены в северном полушарии?

С.А. Зимов считает, что раз все угленосные осадки довольно сходны, то они должны иметь одинаковую волновую природу. Осадки формируются при этом мегаволнами, возникающими при падении метеорита. Но это не совсем верно. Гигантские мегаволны могут возникать и при тектонических опусканиях значительных участков океанического дна (см. статью Н.А Жарвина в «Энергии» 10/2005 г.).

Взметнув и перемешав огромные массы песка, глины и других пород с залежами минеральных солей, эти суперцунами вызывают гигантские химические и гидравлические процессы. Вместе с рыхлыми осадками, смывается и богатая прибрежная растительность. Лишь часть ее останется на суше в вершине заплеска волн. Рыхлые прибрежные осадки при этом смоются в глубокие части моря, где осядут на дно поверх размытых морских, обычно карбонатных осадков. С ними быстро опустятся на дно морей и распределятся в толще осадков топляки, обломки, обрывки корней и другие тяжелые части растений. Основная же часть растительной массы длительное время будет оставаться на плаву. Так, стволы деревьев могут быть на плаву десятилетиями.

Гигантские цунами загонят плавающие растения в бухты и морские заливы. Сначала в них набухнут и утонут листья, ветви, а затем и стволы деревьев, покрыв дно этих заливов многометровым слоем. Слой затонувшей растительности, собранной из различных районов, увенчает толщу смытых мегаволнами рыхлых осадков.

Затем осадконакопление пойдет своим обычным ходом: кораллы начнут надстраивать разрушенные рифы; реки заполнят наносами заливы и сформируют на их месте дельты. В бухтах и заливах, поверх затонувших растительных остатков будут накапливаться обычные морские отложения. Растительные остатки без доступа кислорода будут подвергаться углефикации. Так будет продолжаться до появления новой мегаволны, после чего весь цикл повторится.

В пользу быстрого формирования угленосных слоев свидетельствуют вертикальные стволы деревьев, пронизывающие разновозрастные пласты каменного угля, накопление которых должно было происходить миллионы лет.

Образование месторждений нефти и газа

Существуют гипотезы органического и неорганического происхождения нефти и газа. Большинство ученых придерживается органической теории, в которой исходным веществом для их образования считаются погибшие миллионы лет тому назад водные организмы, прежде всего планктонные. Отмирая, они накапливаются на дне океанов, морей и озер в виде богатых органикой донных илов — сапропелей, отличающихся высоким содержанием водорода. Со временем сапропели погребаются слоями отложений. Оказавшись таким образом на глубине сотен метров под воздействием слабого тепла и давления при отсутствии воздуха органическое вещество сапропелей стало нефтью и газом. Процесс преобразования органического вещества в нефть был длительным и многостадийным, продолжался десятки и сотни миллионов лет.

Сторонники теории неорганического происхождение нефти считают: верить в то, что нефть происходит из «раздавленной рыбы и окаменевшей капусты», — нонсенс. Опираясь на гипотезу о том, что ядро Земли не железное, а гидридное с обильным выделением из него водорода, они полагают, что в недрах планеты идет глубинный синтез нефти при сверхвысоких давлениях и температурах. Доказывалось даже, что мантийные (ювенильные) углеводороды могли стать исходным материалом для образования и жизни, то есть сама жизнь произошла из нефти. Такую гипотезу еще в 1950-е гг. обосновывал академик, геолог П.Н. Кропоткин. Проблемы у «неоргаников» в том, что нефть, уже будучи поднятой из мантии вверх, должна была неизбежно распадаться в более холодных слоях с меньшим давлением.

Выбор между этими версиями осложняется тем, что нефть и газ очень подвижные вещества, способные к перемещению на большие расстояния. Нефть, как известно, легко мигрирует через проницаемые для нее пласты в коллекторы (ловушки), ограниченные слабо проницаемыми породами. Скапливается она, главным образом, над пологими понижениями из плотных нефтенепроницаемых пород, в так называемых синеклизах. С нефтью соседствует и попутный газ. Он, наоборот, накапливается под куполами (антеклизами) перекрытыми непроницаемыми для него глинами или мергелями. Все месторождения нефти и газа неизменно связаны с такими подземными ловушками в пористых осадочных породах палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов.

Главными геологическими фактами, легшими в основу построений «неоргаников», было открытие некоторых залежей нефти в базальтах и гранитах. Согласно органической концепции, все такие залежи — результат миграции нефти из смежных осадочных пород. Непонятно, как нефть и газ самопроизвольно собрались в локальных объемах месторождений, где залегают под очень высоким давлением. Совершенно нереально предполагать, что они могли оставаться под таким давлением в течение многих миллионов лет. Ведь согласно второму началу термодинамики рассеянное состояние вещества более вероятно, чем сконцентрированное. За миллионы лет, прошедшие после накопления нефтегазовых месторождений, газ должен был бы каким-нибудь образом найти для себя выходы и улетучиться. Месторождения нефти должны были бы тем же образом просочиться, рассеяться или размыться деятельностью поверхностных или подземных рек.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: курсовая работа по предприятию, диплом.





1  2 | Следующая страница реферата