VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Узнать точно, какой была Земля много миллиардов лет назад сегодня, к сожалению, возможности нет. Глубины планеты исследованы мало, поэтому аргументированного объяснения механизма образования Земли пока быть не может. Но, тем не менее, попробуем это сейчас сделать. Если голографическая модель верна, то с ее помощью мы можем не только объяснить наблюдаемые на Земле особенности, но и показать, какой она была миллиарды лет тому назад и какой она станет через миллиарды лет в будущем.

Можно объяснить наблюдаемые нами на Земле процессы и явления с точки зрения голографической модели. Следовательно, глядя на физическую карту нашей планеты, мы должны понять, как формировались все эти структуры – горы, моря, материки, океаны. Глядя на геологическое строение горных пород, слагающих земную кору, мы должны объяснить, откуда и как они появились. Поэтому, вначале обзорно представим научные факты, касающиеся того, что сегодня уже известно о нашей планете.

В первую очередь обратим внимание на антиподальность материков и океанов, и чем, вообще, отличаются материки от океанов, а точнее, материковая земная кора от океанической, какие существуют гипотезы по их происхождению, какие химические элементы присутствуют в земной коре, как современная наука представляет внутреннее строение Земли и т.д.[2].

Строение литосферы Земли: земная кора и верхняя мантия. По современным представлениям структура планеты состоит из нескольких слоев, общая картина внутреннего строения Земли показана на рис.1. Верхняя твёрдая оболочка Земли, называемая литосферой (от греч. litos – камень и sphera – шар), состоит из земной коры и части верхней мантии. Нижняя граница литосферы Земли нечёткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, понижением скорости распространения сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Эта область получила название астеносфера (от др.-греч. asthees – слабый и др. –греч. sphere – сфера).

Рис.1. Внутреннее строение Земли (рисунок с сайта Википедия)

Верхняя часть литосферы представляет собой земную кору, которую обычно разделяют на континентальную и океаническую. Самое главное, что их отличает друг от друга, это отсутствие гранитного слоя в океанической коре. Т.е. считается, что континентальная кора состоит из трех слоев – осадочного, гранитного, базальтового, а океаническая – из двух слоев: осадочного и базальтового, если представить кору самом простом виде.

Астеносфера является верхним пластичным слоем верхней мантии Земли. Граница между литосферой и астеносферой может лежать на глубине от 4 км под рифтами до 200 км под кратонами (древними платформами). В составе литосферы Земли выделяют подвижные области – складчатые пояса и относительно стабильные платформы. Теперь о коре более подробно [2].

Континентальная кора. Мощность континентальной коры оценивается от 20 до 70 км, в котором выделяют три слоя. Самый верхний, осадочный, слой имеет прерывистое распространение и при средней мощности 3 км может местами отсутствовать, а иногда достигать и 20 км.

Второй слой, гранитный, теперь его называют гранито-гнейсовым. Судя по выходам этого слоя на поверхность Земли (Балтийский, Канадский, Анабарский и другие регионы), приблизительно на 50% он состоит из гранитов, на 40% – из гнейсов и других среднетемпературных метаморфических пород. Мощность второго слоя обычно колеблется от 8 до 25 км, хотя в некоторых районах он даже не обнаружен.

Третий, базальтовый, слой чаще называют гранулито-базитовым или просто нижней корой, так как он сложен главным образом метаморфическими и магматическими породами зон высоких температур и давлений (их общее название – гранулиты и базиты).

Граница между гранито-гнейсовым и гранулитобазитовым слоями носит название раздела Конрада. Характерно, что по вещественному составу образцов пород из Кольской сверхглубокой скважины граница Конрада не фиксируется. По данным сейсмики она есть, а по данным петрологии ее нет. Этот факт свидетельствует о том, что наши вещественные интерпретации геофизических данных, основанные на изучении физических свойств разных горных пород, извлеченных на поверхность Земли, не могут быть достаточно надежными.

Океаническая кора. Верхний, осадочный, слой этой коры существенно тоньше, чем на материках и обычно достигает всего нескольких сотен метров. Аномальными выглядят лишь так называемые океанические желоба, мощность осадков в которых может быть как существенно выше средней (6,5 км на юго-западе Японских островов), так и намного ниже, т.е. практическое их отсутствие (вдоль подводного хребта в центральной части Индийского океана). Гранито-гнейсовый слой в коре океанического типа не обнаружен. Вторым для океана является базальтовый слой. Третий предположительно состоит из различных основных и ультраосновных пород.

Возраст океанической земной коры в среднем составляет 100 млн. лет. Самые старые участки океанической земной коры имеют возраст 156 млн. лет (впадина Пиджафета, Тихий океан). Современная теория тектоники плит объясняет столь молодой возраст постоянным образованием и поглощением океанической коры. Ежегодно в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов образуется новая кора из магматических пород, излившихся на поверхность. Старая океаническая кора поглощается в глубинных желобах за счет субдукции, т.е. поддвиганию океанической коры под континентальную. Считается, что вся океаническая кора обновляется за 100 млн. лет, что и принимается за её средний возраст. Толщина океанической земной коры со временем практически не меняется, в связи с построением её из выделившегося расплава.

В настоящее время идет активное изучение океанической коры. Но даже теперь ясно, что океанический тип коры мало в чем похож на континентальный. Он сложен и своеобразен. Его второй и третий слои по петрологическим характеристикам не имеют аналогов на континентах. Материковая кора полностью обрывается на континентальном склоне и замещается совершенно другой корой.

Химический состав земной коры. Первые работы по определению среднего химического состава земной коры были выполнены американским химиком Ф.В. Кларком (1889 г). Позже их продолжили многие крупные ученые, среди которых можно выделить В.М. Гольдшмидта, В.И Вернадского, А.Е Ферсмана, А.П. Виноградова. Сегодня средние содержания, называемые еще числами Кларка (по предложению акад. А.Е. Ферсмана), известны для 92 элементов таблицы Менделеева. Их выражают в различных единицах, но мы будем рассматривать в процентном весовом содержании (вес. %).

Диаграмма 1

Выборочные данные о среднем составе земной коры по А.Е. Ферсману (вес.%)

Как видно из диаграммы 1, почти 90 процентов земной коры составляют кислород, кремний, алюминий и железо. Этот показатель является отнюдь не случайным, поскольку это также одна из закономерностей голографической модели Вселенной.

Также немаловажное значение имеет химический состав горных пород, слагающих океаническую и материковую кору. В зависимости от этого состава мы будем разделять породы на отдельные большие группы. Это разделение основано, прежде всего, на том, что минералы, содержащие разное количество щелочей (натрия и калия, указанных в таблице 1 в виде своих оксидов Na2O и K2O) обладают и различными свойствами. И во многом именно по этому признаку отличают, например, базальтовую океаническую кору от материковой, содержащей преимущественно гранитные породы.

Табл. 1. Состав некоторых горных пород

Сима и сиаль. Современные представления о земной коре в геологии, в основном, связаны с тектоникой плит или теорией дрейфа материков, согласно которой континенты плавают по астеносфере, как айсберги в океане. Эта гипотеза была разработана немецким ученым А. Вегенером (1912г.). Он предположил, что до какого-то времени (верхнего палеозоя) земная кора была собрана в единый материк Пангею, окруженный водами единого океана Панталласса.

Рис.2. Материк Пангея, так назвал первый континент Вегенер, который когда-то представлял собой единство всех современных материков

Позднее (в мезозое) начались расколы и дрейф (плавание) отдельных ее глыб (материков). Материки, сложенные относительно легким веществом, которое Вегенер называл «сиаль» (силициум-алюминий), «плавали» по поверхности вещества более тяжелого – «сима» (силициум-магний) (см. рис.3). Первой отделилась и сместилась к западу Южная Америка, затем отошла Африка, позднее Антарктида, Австралия и Северная Америка. Название двух типов земной коры «сима» – океаническая и «сиаль» – континентальная сохранилось до сих пор, несмотря на то, что представление о коре существенно усложнилось. Но и в нашей книге мы также будем использовать эти термины.

Рис.3. Отделение Африки и Америки.

Более легкие материки по Вегенеру плавали по астеносфере, как айсберги в океане. Материки, сложенные относительно легким веществом, которое Вегенер называл «сиаль» (силициум-алюминий), «плавали» по поверхности вещества более тяжелого – «сима» (силициум-магний) [2].

Асимметрия океанов и континентов. При первом взгляде на земной шар распределение материков и океанов кажется мало упорядоченным, однако закономерности все же имеются. Первым бросается в глаза то, что океаны и материки друг друга взаимно уравновешивают. Так, например, на одном полюсе (южном) находится материк – Антарктида, а на другом полюсе (северном) расположен Северный Ледовитый океан. Причем площадь океана в Арктике (то есть вокруг Северного полюса) равна площади материка Антарктиды, в пределах которого расположен Южный полюс. Каждая из этих площадей составляет около 14 млн. кв. км. Мы видим, что на лике нашей планеты материки и океаны взаимно друг друга уравновешивают, и вся совокупность материков антиподальна, если можно так сказать, всей совокупности океанов. Глядя на географическую карту мира можно выделить континентальное полушарие и океаническое полушарие (рис.4)

Рис.4. Карта океанического и материкового полушарий

В результате антиподальности, распределение континентов и океанов в обоих полушариях имеет различный характер. В северном полушарии мы видим огромное окаймляющее Северный Ледовитый океан кольцо материков, а в южном – вокруг Антарктиды располагается огромный опоясывающий всю Землю околополярный Южный океан. Сейчас этот океан на картах обычно не указывается, хотя он и существует реально. Южный океан разделен между Тихим, Индийским и Атлантическим океанами, объединяя их южные части, и еще сравнительно недавно он значился на картах в виде самостоятельной географической единицы.[1]

Если провести диаметральные линии через центр Земли, то в подавляющем большинстве случаев, когда один конец диаметра пересечет сушу, то другой пройдет через океан. Есть только два случая исключения из этого правила. Патагония находится диаметрально противоположно части Северного Китая, а Новая Зеландия находится напротив Португалии и Испании (Иберийский полуостров).

В 1888 году знаменитый ученый А. П. Карпинский напечатал работу «О правильности в очертаниях, распределении и строении континентов». Материки, пишет А. П. Карпинский, располагаются по долготе двумя группами: группа материков восточного полушария и группа материков полушария западного. К первому относятся Евразия, Австралия и Африка, ко второму — Северная Америка, Южная Америка и Антарктида. В книге Карпинского дано схематическое изображение материков и горных поясов на поверхности Земли; при взгляде на них бросается в глаза сходство Европы, Азии и Австралии, если их рассматривать как один материк, с Северной Америкой. Возможно, что эти черты сходства двух групп материков являются еще одним проявлением антиподальности, пока не выясненным до конца.

Рис.5. Книга А.П.Карпинского «О правильности в очертаниях, распределении и строении континентов»

Из мыслей А.П.Карпинского и из его рассуждений явствует, что все главные материки: Антарктический, Южная Америка, Северная Америка и Австрало-Евразия имеют треугольную форму. Направление всех материков также одинаково и приближается к меридиональному. Правильнее будет назвать его субмеридиональным, поскольку оно проходит под некоторым углом к меридианам. Пояс материков, как подчеркивал А. П. Карпинский, разделяет водную поверхность по субмеридиональному направлению на два главные океана.

Рис.6. Антиподальное расположение материков и океанов. Жирные линии и точки – активные круги и центры; а – восточное полушарие; б – западное (из работы Г.Н. Каттерфельда, 1962г.)

Таким образом, перед нами предстает своеобразная зональность нашей планеты. Поверхность Земли с севера на юг можно разделить на следующие зоны:

Северный полярный океан.

Материковое околополярное кольцо вокруг этого океана (Евразия и Северная Америка).

Средиземноморская океаническая полоса (древнее море Тетис).

Разорванные большим океаническим промежутком южные материки (Австралия, Южная Америка, Африка).

Южный околополярный океан, опоясывающий Землю в широтном направлении.

Южный полярный материк.

Еще в прошлом веке советский кристаллограф академик А.В.Шубников, отмечая этот факт, говорил, что у земной поверхности нет центра симметрии, но имеется центр антисимметрии, или двухцветной симметрии. Суть в том, что исходно равноправные центрально-симметричные элементы некоторой фигуры можно разбить на два класса, которые условно помечают двумя цветами. И тогда операция отражения от центра переводит элемент одного цвета в элемент другого – в антиэлемент.

Другой исследователь Шафрановский отметил, что перечисленные выше свойства рельефа Земли могут быть в первом приближении охвачены геометрической моделью, основанной на октаэдре (И.И.Шафрановский «Симметрия в природе». Л.: Недра, 1985). Восемь граней октаэдра раскрашены в два цвета так, чтобы соседние грани были разноцветными. Ясно, что "шахматная" раскраска отвечает антисимметрии: напротив каждой грани лежит грань другого цвета.

Пусть белые грани изображают материки, а синие — океаны (рис.7а). Положим октаэдр на белую грань, которая будет Антарктидой (рис.7б). Тогда верхняя синяя грань изобразит Северный Ледовитый океан, а три окружающие ее треугольные белые грани станут теми треугольниками, которые видны на глобусе – Северная и Южная Америки, Европа плюс Африка и Азия (рис.7в). Перевернув октаэдр, получим другую картину: вокруг белой грани (Антарктиды) лежат три синие – океаны. По мнению Шафрановского, эта модель наглядно демонстрирует соотношения моря и суши.

Рис.7. Октаэдр И.И.Шафрановского из книги «Симметрия в природе».

Восемь граней октаэдра раскрашены в два цвета так, чтобы соседние грани были разноцветными. "Шахматная" раскраска отвечает антисимметрии: напротив каждой грани лежит грань другого цвета

Таким образом, антиподальность материков по отношению к океанам не представляет собою какую-то случайную «игру природы». Это явление глубоко связано со структурой нашей планеты, потому что большая масса гор и горных образований должна уравновешиваться более плотными породами, располагающимися под океанами.

Литература:

1. Грушинский Н.П. Основы гравиметрии. – М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 352с.

2.

http://merkab.narod.ru/hologram_universe2/hologram_universe1.html

3. http://plate-tectonic.narod.ru/tectonic61photoalbum.html

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B5%D0%BC%D0%BB%D1%8F

Код для цитирования: Скопировать