РЕАКЦИЯ ЛИТОСФЕРЫ НА ПАДЕНИЯ ГАЛАКТИЧЕСКИХ КОМЕТ (I):

РЕАКЦИЯ ЛИТОСФЕРЫ НА ПАДЕНИЯ ГАЛАКТИЧЕСКИХ КОМЕТ (I):
ОБРАЗОВАНИЕ ВУЛКАНОГЕННО-БАЗАЛЬТОВОГО СЛОЯ КОРЫ
ОКЕАНОВ
Баренбаум А.А.
Институт проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН)
[email protected]
Введение
По современным представлениям кора океанов подразделяется
на три – четыре основных слоя. Самый верхний сложен осадочными
породами, мощность которых варьирует в разных частях Мирового
океана от почти полного их отсутствия и до 10–15 км. Под слоем
осадков находится вулканогенный базальтовый слой ~1.5–2.0 км.
Верхняя его часть состоит из остывших под водой подушечных лав
толеитового состава, а нижняя часть создана дайками долеритов –
подводящих каналов, через которые базальтовая магма изливалась
на океаническое дно. Под вулканогенным слоем располагается слой
габбро ~2 км, образовавшийся в результате медленного остывания и
кристаллизации поступающего снизу к поверхности базальтового
расплава. А еще ниже залегает слой серпентинитов ~2–2.5 км,
представляющих собой сильно гидратизированные ультраосновные
породы мантии. Океаническая кора имеет многочисленные трещины
и разломы, по которым интенсивно циркулирует океанская вода,
достигая малопроницаемого для воды слоя серпентинитов.
Полагают, что базальтовый слой подпитывается магмой, которая
образуется на глубинах 100÷230 км и по колоннам диаметром 0.6÷7
км поднимается кверху. Скорость подъема магмы, в зависимости от
ее вязкости, меняется от 0.3–0.5 до более 3 м/год [Федотов, 1976].
Начиная с глубин 20÷30 км, могут возникать магматические очаги, в
которых магма кристаллизуется в виде различных интрузивных тел.
Состав пород и строение более мощной и холодной литосферы
континентов отличается от океанической. Вопрос о причинах этих
различий и процессах их вызывающих в настоящее время открыт
[Браун, Массетт,1984]. Его возможное решение обсуждается ниже с
позиций кометно-галактической гипотезы [Баренбаум, 2012, 2013].
Новый подход к проблеме
Согласно [Баренбаум, 2010], основным поставщиком энергии и
вещества на нашу планету являются падения галактических комет.
Эти падения носят характер кометных ливней длительностью 2–5
млн. лет, повторявшихся в фанерозое через 20–37 млн. лет. За один
ливень на Землю падает ~104–106 комет. Масса комет ~1012–1017 г, а
их кинетическая энергия составляет ~1020–1025 Дж.
Последний кометный ливень произошел в период 5-1 млн. лет
назад и вызвал ощутимый нагрев пород литосферы, приведший на
континентах к заметному подъему их поверхности [Баренбаум, 2012].
Это явление получило название «новейших поднятий земной коры».
Механизм нагрева пород литосферы галактическими кометами
обоснован нами в [Баренбаум, 2013]. В данной работе он привлечен
к объяснению происхождения базальтового слоя океанской коры.
Суть механизма состоит в том, что падая на Землю, галактические
кометы создают узконаправленную ударную волну, которая глубоко
проникает в литосферу, вызывая нагрев цилиндрического столба
пород диаметром от 200 м до 7 км. Нагрев столь велик, что сверху
столб испаряется, образуя кратер, а породы под кратером плавятся,
образуя магматическую камеру. Возникшая магма заполняет кратер,
при этом ее излишки могут излиться на поверхность. Если энергии
не хватает, магма кристаллизуется в верхних слоях земной коры,
формируя при остывании интрузии разного состава и строения.
Время нагрева столба пород ударной волной доли секунды, а
время перераспределения и диссипации в нем тепловой энергии
занимает ~400 тыс. лет для мелких комет и 2 млн. лет для крупных.
Эффекты нагрева пород континентов «мелкими» (диаметр 300 м)
«крупными» (диаметр 3 км) кометами показаны на рис. 1. По нашим
измерениям [Баренбаум, 2010], в последнем кометном ливне число
вторых было примерно в 100 раз меньше, чем первых.
6
10
10
а
б
5
Температура, С
о
10 4
3
10
2
10
1
10
Хис п
0
10
0.1
III
II
I
1
Глуби на, км
Х ис п
Х1 00
Хпл
10
II
I
1
IV
Хпл
10
100
Глуби на, км
Рис. 1. Нагрев пород кометами с диаметром ядра 300 м (а) и 3000 м (б). 1 –
расчетная температура нагрева пород; 2 – температура испарения пород; 3 –
область температур плавления пород (заштрихована), штрих пунктирная линия
– средняя температура плавления 1750С; 4 – естественный рост температуры
с глубиной; 5 – общий нагрев пород. Обозначения зон пород: I – испарения, II –
плавления, III – нагрева; IV – астеносфера
2
Расчеты показывают (рис. 1), что мелкие кометы создают кратеры
глубиной Хкр<1 км, а большие ~7 км. У малых комет магматическая
камера располагается на глубине Хпл~1–3 км, а больших – начиная с
7 км, вплоть до глубин астеносферы 100–250 км. При этом у мелких
комет возникшая магма не заполняет кратер полностью, тогда как у
крупных комет ее большое количество изливается на поверхность.
Вычисления для континентальной литосферы (рис. 1) применимы
и для комет, упавших в океан. Согласно расчетам, с энергетической
точки зрения потери энергии на испарение воды при образовании
кратера невелики (~1–10%). Поэтому размеры магматических камер
почти прежние, а глубина кратера уменьшается. Так что если магма в
коре континентов преимущественно кристаллизуется в кратере, то в
океанах ее значительное количество растекается по океанскому дну.
Поскольку температура нагрева с глубиной снижается, то магма в
верхней части зоны плавления сильнее обогащается тугоплавкими
минералами по сравнению с нижней частью магматической камеры.
Этим обстоятельством можно объяснить образование двух основных
типов океанских базальтов: толеитовых и щелочных. Толеиты, как
известно, приурочены к районам с очень высокими температурными
градиентами (до 100С/км) и образуются при частичном плавлении
пород на небольших глубинах. Тогда как щелочные возникают на
больших глубинах (~50–100 км) в областях с меньшими градиентами
температур (<30С/км) и характеризуются меньшей степенью
частичного плавления мантийных пород [Браун, Массетт,1984].
Заметим, что в океанах астеносфера находится гораздо ближе к
поверхности, чем на континентах. Поэтому обильное излияние лавы
на дно вызывают не только крупные, но и мелкие кометы. Общая
картина дополняется тем, что появление в толще воды полого канала,
заполняемого сверху водой, а снизу магмой, сопровождают мощные
донные процессы. На это указывает присутствие осадочных пород в
базальтовом фундаменте, а также диабазовых силлов и базальтов в
низах осадочного чехла [Панаев, Митулов, 1993; Блюман, 2011].
Обсуждение результатов и выводы
Совместный анализ фактических данных и результатов расчетов
приводят нас к следующим заключениям:
 Причиной образования базальтового слоя океанической коры
являются падения галактических комет, создающие сильный нагрев
и плавление пород литосферы вплоть до глубин 200–250 км.
 Базальтовый слой главным образом формируется в периоды
падений галактических комет длительностью ~2–5 млн. дет, которые
циклически повторяются через 20–37 млн. лет.
 Вследствие множественного и разновременного падения комет,
излияния магмы носят импульсный характер, создавая базальтовые
прослои разной мощности. Слоистость свойственна как базальтам
3
вулканогенного слоя, так и лежащему ниже габброидному горизонту
океанической коры. Толщина прослоев меняется от долей до
нескольких метров, составляя в среднем 2 м [Блюман, 2011].
 Наличие слоя базальтов в коре океанов и его отсутствие в коре
континентов определяется мощностью литосферы. Если в океанах
магмы основного и щелочного состава, образовавшиеся на глубинах
более 10 км, изливаются на поверхность, то возникающие на тех же
глубинах на континентах кислые магмы в виде интрузий различного
состава и формы преимущественно «застревают» в земной коре.
Заключение
Изложена гипотеза, согласно которой вулканогенно-базальтовый
слой в океанах образован падениями галактических комет. Наличие
этого слоя в океанах и его отсутствие на континентах определяется
мощностью литосферы. В океанах возникшая магма изливается на
дно, а на континентах кристаллизуется в верхних слоях земной коры.
Литература
1. Баренбаум А.А. Галактоцентрическая парадигма в геологии и
астрономии. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ». 2010. 544 с.
2. Баренбаум А.А. О происхождении новейших поднятий земной коры.
Новая постановка проблем глобальной геодинамики // Уральский
геологический журнал 2012. №6 (90). С.3 – 26.
3. Баренбаум А.А. Возможный механизм нагрева пород литосферы
галактическими кометами // Уральский геологический журнал. №1
(91). 2013. С.21 – 39.
4. Блюман Б.А. Земная кора океанов по материалам международных
программ глубоководного бурения в Мировом океане. СПб: Изд-во
ВСЕГЕИ. 2011. 344 с.
5. Браун Д., Массет А. Недоступная Земля. М.: Мир, 1984. 263 с.
6. Панаев В.А., Митулов С.П. Сейсмостратиграфия осадочного чехла
Атлантического океана. М.: Недра. 1993. 247 с.
7. Федотов С.А. О механизме глубинной магматической деятельности
под вулканами островных дуг и сходных с ними структур // Известия
АН СССР. Сер. Геология. 1976. №5. С.25-37.
LITHOSPHERE REACTION ON FALLS OF GALACTIC COMETS (I):
ORIGIN OF VOLCANIC-BASALTIC LAYER OF OCEANIC CRUST
Barenbaum A.A.
Oil and Gas Research Institute (OGRI) RAS, Moscow, [email protected]
The hypothesis, according which the volcanic-basalt layer in the oceans
formed by downs galactic comets, is presented. The presence of this
layer in the oceans and its absence on the continents are determined by
the lithosphere thickness. The magma flows out and spreads along the
bottom in oceans, while on continents it is crystallized in Earth's crust.
4