Читайте также:
|
Уже стало очевидным, что геосолитонная дегазация Земли находит свое проявление практически во всех геофизических полях. Рассмотрим это проявление в тепловом поле Земли.
Геосолитонный механизм формирует системы относительно тонких геосолитонных трубок, то есть систем субвертикальных трещин, по которым происходит энергомассоперенос из глубинных геосфер Земли. По системам трещин из больших глубин прежде всего выходят различные по химическому составу газы, флюиды, химические вещества, которые обладают различными по знаку термодинамическими эффектами и эффектами, связанными с химическими процессами. Следует помнить, что геосолитонные трубки являются не только областями, где формируются в результате термоядерного синтеза ядра химических элементов, но и химическими реакторами, в которых поднимающееся снизу вещество преобразуется в разные другие формы веществ. Все эти процессы сопровождаются различного вида изменениями теплового баланса. Видимо, следует считать заблуждением широко распространенную гипотезу о постепенном «остывании» Земли, выносе тепла из ее центра в Космос. Явления теплового поля с точки зрения геосолитонной концепции значительно тоньше и сложнее, чем это предполагалось в старых концепциях. Термодинамический эффект от выхода газов, как уже упоминалось выше, может приводить как к увеличению выделения тепла, так и к поглощению тепла. Аналогичные свойства имеют разные химические реакции, происходящие внутри Земли. Все три стадии преобразования вещества, которые были предложены В.И. Вернадским, проявляют себя в геосолитонной дегазации Земли. Напомним эти три стадии: ядерная стадия – когда формируются ядра химических элементов и преобладают процессы на уровне ядер атомов; химическая – когда преобладающими являются процессы, связанные с обменом на электронных оболочках атомов и молекул и изменением химических свойств веществ; биогеохимическая – когда основные процессы носят биогеохимический характер. При всех этих процессах происходит или поглощение, или выделение тепла. По системам трещин из глубин Земли идут всевозможные тепловые потоки – и с положительным, и с отрицательным знаком.
Для поверхностных условий литосферы, гидросферы и атмосферной оболочки Земли также характерны два противоположных по знаку термодинамических эффекта расширяющихся газов различного химического состава. Это свойство геосолитонной дегазации Земли приводит не только к различным аномалиям теплового поля, но и к вариациям погоды и климата. Правда, все эти вариации дополнительно сопровождаются еще локальными вариациями гравитационного, магнитного и электрического полей. Объединяет все типы различных геофизических полей их единая геосолитонная природа.
Водородно-гелиевый газ вблизи дневной поверхности Земли всегда обладает отрицательным дроссельным эффектом, то есть при расширении нагревается и создает положительные тепловые аномалии. Поскольку водород и гелий (в геосолитонной концепции Земли) выходят из ядра и мантии Земли, то положительные аномалии теплового поля следует интерпретировать как «прорыв глубинных газов из наиболее глубоких геосфер Земли по геосолитонным трубкам».
Все остальные газы (воздух, азот, кислород, метан, углекислый газ, водяной пар, сероводород и т.д.) при расширении в приповерхностных условиях Земли только охлаждаются, формируя нижний слой верхней криосферы Земли (нижняя криосфера Земли находится в ядре и нижней мантии Земли), мерзлоту и оледенение как на отдельных локальных участках, так и в крупных регионах. Над большинством месторождений природного газа в результате этой дегазации образуются достаточно большие по толщине «мерзлотные пробки» (Р.М. Бембель, С.Р. Бембель, А.Е. Кашин, Е.Б. Ласковец - 1997).
Таким образом, отрицательные аномалии теплового поля в нефтегазоносных и газоносных бассейнах могут служить признаками активной холодной геосолитонной дегазации, формирующей месторождения природного горючего газа. На дне океанов и морей отрицательные аномалии теплового поля являются признаками образования газогидратов.
Необходимо рассмотреть специфику и причину инверсии тепловых аномалий при дегазации смеси газов, имеющих противоположные знаки дроссельного эффекта или эффекта Джоуля-Томсона. В этом случае знак дроссельного эффекта определяется тем типом газов, которые имеют большее парциальное давление. Плотность водорода и гелия в 8-16 раз меньше плотности воздуха, азота, кислорода и др., поэтому их парциальное давление может быть наибольшим даже тогда, когда они составляют менее 10 весовых процентов в смеси с более тяжелыми газами.
Над некоторыми нефтегазовыми месторождениями отмечают положительные аномалии теплового поля, что прежде всего указывает на повышенное парциальное давление здесь водородно-гелиевой компоненты, а не углеводородных газов. Такое соотношение парциальных давлений может указывать на активное поступление водородно-гелиевой смеси с больших глубин и современную генерацию углеводородов в условиях неполного усвоения глубинного водорода. (В традиционных концепциях нефтегазовой геологии положительные тепловые аномалии обычно связывали с окислительными процессами в нефтегазовых залежах.) И наоборот, отрицательные аномалии теплового поля над залежами углеводородов указывают на дефицит водорода и преобладание парциального давления метана, который при этом может заморозить трещиноватые и поровые каналы над залежью и тем самым перекрыть выход газа из залежи в атмосферу. В этом случае создаются благоприятные условия для формирования газовых и нефтегазовых залежей, а также для хорошего сохранения этих залежей от утечки газа в атмосферу. Вероятно, свое влияние в распределение температур оказывают эндо- и экзотермические физико-химические процессы. Поэтому окончательный тепловой эффект зависит от интегрального влияния всех перечисленных факторов.
Интересен феномен теплового поля над гигантским Уренгойским месторождением природного газа, имеющим над осевой частью геосолитонной трубки положительную, а над боковыми частями залежи – отрицательную тепловую аномалию. Такая переменная структура теплового поля свидетельствует в пользу интенсивного поступления водородно-гелиевой смеси только по узкой осевой части геосолитонной трубки. А отмечаемое за последние 15 лет уменьшение температуры мерзлоты над центральной частью Уренгойского месторождения следует интерпретировать как усиление водородно-гелиевой дегазации в осевой части Уренгойского рифта.
В вертикальном сечении Земли, возможно, существует следующее распределение значений теплового поля и соответствующие этому главные его первопричины:
1) в ядре и мантии, где сверхвысокие и высокие значения поля давления, все газы имеют отрицательный эффект Джоуля-Томсона, что приводит к стремлению этих газов к сверхнизким температурам в центре Земли (и Солнца). В пределе – к абсолютному нулю. Следовательно, внутри Земли и Солнца находятся внутренние криосферы Земли и Солнца.
2) по мере удаления от центра Земли (и Солнца) к периферии давление уменьшается, происходит дегазация и, если принять за основу, что водородно-гелиевая смесь преобладает внутри центральных геосфер Земли (и Солнца), постепенно, вместе с расширением этой смеси, начинает увеличиваться температура, то есть температура растет по мере удаления от центра Земли к ее периферии. На Солнце и звездах, дегазирующих на 99% фотонами, электронами, протонами, водородом и гелием, максимум теплового поля достигается над поверхностью, где-то в короне звезд (для Солнца – это 1000 км, где максимальная температура достигает 1000000º - 2000000º С). На Земле максимумы теплового поля достигаются при извержении вулканов, а также внутри земной коры в районе границы мантии и земной коры.
3) в земной коре, по мере приближения к поверхности литосферы начинают преобладать парциальные давления газов с положительным эффектом Джоуля-Томсона, особенно когда давление падает ниже 500 атмосфер, что приводит к быстрому охлаждению верхней части земной коры, гидросферы и нижней части атмосферы Земли.
4) первый температурный минимум в атмосфере (-56ºС) этого дроссельного охлаждения, достигается на умеренных широтах на высоте 12-15 км.
Та геосфера, где значения теплового поля Земли менее 0ºС, называется криосферой Земли. Верхняя криосфера имеет двухслойное строение в атмосфере. Нижняя криосфера (в ядре и мантии), видимо, тоже является многослойной.
Температурный минимум нижнего слоя верхней криосферы (на высоте 12-15 км в умеренных широтах) образуется за счет термодинамики холодной дегазации Земли. Верхний температурный минимум верхней криосферы (-90ºС) на высоте 80-90 км (в умеренных широтах) образуется, вероятно, за счет солнечного водородно-гелиевого «ветра», давление которого возрастает при столкновении с земной атмосферой, благодаря чему происходит ее охлаждение. Между верхним и нижним слоями верхней криосферы находится относительно высокотемпературная стратопауза (на высоте 50 км в умеренных широтах). Возникает два вопроса. Первый: каковы причины этой положительной тепловой аномалии в стратопаузе? Второй: почему выше второго ионосферного пояса криосферы температура вновь очень быстро возрастает, достигая +130ºС на высотах 150-200 км., а на высоте 1000 км. превышает 1000º С.
Ответ на оба вопроса один: на этих высотах продолжается дегазация Земли, но здесь уже господствуют водородно-гелиевая составляющая солнечной дегазации, создающая положительные тепловые аномалии при расширении газов или отрицательные при сжатии. Заметим, что кинематическая температура на орбите Земли составляет первые тысячи градусов (С), так как Земля находится внутри термосферы Солнца.
Локальные геосолитонные процессы могут вносить в описанную общую картину теплового поля Земли свои локальные коррективы. При этом возможны значительные вариации локального климата: от оледенений в экваториальной Африке до субтропического потепления в Арктике и Гренландии. Криосфера подчиняется законам гравитации, изменяющейся под действием геосолитоннной дегазации Земли. Опускание нижнего слоя атмосферной криосферы, ведущее к похолоданию, или его подъем, вызывающий потепление, осуществляется в связи с изменением поля гравитации, управляемого геосолитонной дегазацией Земли, а также притяжением Луны и Солнца.
Локальные тепловые аномалии в случае геосолитонного механизма их возникновения могут быть также широко использованы как критерий для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых, в том числе, месторождений углеводородов с высоким газовым фактором.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 125 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |