Рис. 75. Положение траппов на малой Земле в триас
Все это вместе указывает на то, что рубеже перми-триаса происходили разнообразные мощнейшие процессы, которые явно имели связь с началом расширения Земли.
* * *
Но почему расширение планеты происходило не с самого начала (как это предполагали многие другие исследователи вместе с В.Лариным), а началось довольно поздно – всего пару сотен с половиной миллионов лет назад (в рамках принятой геохронологической шкалы)?.. И что в этом случае могло послужить «спусковым крючком» процесса изменения размеров Земли?..
Проведем следующую небольшую логическую цепочку.
Гидриды (соединения с водородом) металлов и растворы водорода в металле весьма чувствительны к таким параметрам как давление и температура. При понижении давления или при повышении температуры гидриды начинают разлагаться, а растворы в металле – терять водород. И то, и другое, как указывалось ранее, приводит к увеличению их объема, что и приводит к расширению планеты в рамках гидридной модели.
В этих условиях ясно, что непрерывным и плавным процесс расширения (что предполагали раньше исследователи) будет лишь в том случае, если в недрах планеты условия сохраняются примерно постоянными или меняются очень медленно. Резкое же изменение (в силу каких-либо причин) условий по температуре и/или давлению неизбежно должно приводить к всплеску разложения гидридов и выделения водорода, а следовательно и к интенсификации расширения. А это как раз дает ту картину, которую мы наблюдаем на графике изменения размеров планеты, составленному по тектоническим атласам.
Значит, остается найти то, что могло бы привести к такому изменению режима по давлению и/или температуре в недрах Земли, которое создало бы условия для интенсивного выделения водорода.
Можно, конечно, предположить, что пару с половиной сотен миллионов лет назад в окрестностях Земли произошло какое-то космическое событие. Например, взорвалась сверхновая звезда или произошла сильная вспышка на Солнце, которая сопровождалась мощным выбросом потока нейтрино. И то, и другое теоретически вполне могло оказать такое воздействие на недра Земли, которое привело бы к изменению условий если и не по давлению, то по температуре (нейтрино легко проникают в самые глубокие слои планеты).
Повторюсь: теоретически такое вполне возможно. И геологи с геофизиками нередко прибегают к подобным версиям при попытках объяснения тех или иных событий в прошлом. Проблема в том, что такие гипотезы практически не проверяемы. Особенно когда речь идет о столь удаленных во времени событиях. Гипотеза так и остается гипотезой. А экзотичность событий подобного рода все-таки вызывает определенное субъективное негативное восприятие таких версий.
Но в данном случае оказывается, что можно обойтись не только без подобной экзотики, но и вообще без привлечения каких-либо «внешних сил», обойдясь сугубо внутренними причинами…
Посмотрим более внимательно на строение Земли (см. Рис. 42).
Совсем недалеко от поверхности, на глубине всего от 100 до 300 километров, находится некий своеобразный слой под названием астеносфера. Астеносфера, как считают геофизики, представляет из себя слой мантии, в котором вещество находится в более разогретом и (вследствие этого) более пластичном текучем состоянии, чем окружающие слои. В результате астеносфера хорошо выявляется на графиках прохождения сейсмоволн слоя на соответствующих глубинах. Это – эмпирический факт, выявленный методами сейсмозондирования.
В попытке объяснить данный феномен исследователи пришли к гипотезе, что в астеносфере происходит так называемая зонная плавка, которая сопровождается фазовыми физико-химическими превращениями вещества мантии. Вследствие этих превращений в области астеносферы происходит разделение материала по плотности: наверх (по закону Архимеда) вытесняются более легкие элементы, а более тяжелые – опускаются вниз. Это и составляет, собственно, процесс зонной плавки, при которой изменяется фазовое состояние вещества (меняется плотность упаковки атомов и объем, который занимает та или иная составляющая мантии). При этом реакции, меняющие состояние вещества в астеносфере, являются экзотермическими, то есть сопровождаются выделением дополнительного тепла, порождающего нечто вроде фронта повышенной температуры в мантии.
Рис. 76. Астеносфера
Более легкие продукты этих сложных реакций устремляются вверх, и они нас в данном случае не интересуют. А вот более тяжелые – опускаются вниз, разогревая нижележащие слои и запуская в них процесс зонной плавки. Таким образом, астеносфера постепенно как бы сама прокладывает себе путь вниз, вглубь мантии – туда, где вещество еще не претерпело фазового изменения и еще содержит легкие вещества, необходимые для зонной плавки. А вместе с астеносферой в глубь мантии продвигается и фронт повышенной температуры!..
Считается, что астеносфера сформировалась практически одновременно с корой Земли и с тех пор, благодаря свойствам зонной плавки, углубилась на то расстояние, на котором она ныне находится – 100-300 километров. И до сих пор не было никаких оснований для того, чтобы усомниться в столь медленной скорости движения астеносферы вниз. Между тем ничто не мешает это сделать!..
Предположим, что современная астеносфера является уже «вторичной», а до нее существовала некая другая – «первичная» астеносфера, которая после ее формирования (одновременно с формированием коры планеты) двигалась гораздо быстрее, нежели это предполагается, и где-то в районе пермского периода достигла ядра малой Земли.
Однако вместе с зонной плавкой двигается и ее зона повышенных температур, а гидриды (находящиеся в твердом ядре) и водородный раствор в металлах (жидкое внешнее ядро) довольно сильно реагируют на изменение температуры. Ясно, что в этом случае при достижении астеносферой ядра должно начаться активное выделение водорода из него.
Вот и спусковой крючок процесса расширения планеты!..
При этом в начале процесса, когда повышается температура внешнего ядра, где водород лишь растворен в металле и его там меньше, чем в гидриде, выделение водорода не столь активно, хотя явный скачок должен иметь место. Но когда это неизбежно приводит (с некоторой задержкой по времени) к изменению условий и во внутреннем ядре, тогда выделение водорода резко усиливается.
Отметим, что именно такой характер процессов прослеживается и в событиях на поверхности: в конце перми и триасе – лишь раскол старой коры на современные континенты и излияние магмы, вытесняемой водородом из верхней мантии в виде траппов, а с юрского периода – бурное расширение и активный рост новой океанической коры.
Но выделяемый водород, устремляясь вверх в соответствии все с тем же законом Архимеда, производит как механическое перемешивание различных слоев мантии, так и вступает с веществом мантии в химические реакции (о химии процесса – чуть позже), изменяя ее состав и осуществляя своеобразную «водородную продувку». Этот же водород – вместе с другими легкими веществами, которые образуются в ходе «водородной продувки» – и порождает горячие восходящие конвективные потоки в мантии, что вызывает в итоге значительное усиление тектонических и вулканических процессов на поверхности планеты.
При этом «водородная продувка» приводит к насыщению мантии легкими летучими веществами (т.н. флюидами), что создает возможность для повторной «зонной плавки» вещества мантии. Таким образом, через некоторое время (по умозрительным прикидкам, ориентировочно с периода триаса-юры) формируется новая «вторичная» астеносфера, которая вновь начинает свой путь в глубины Земли, и которую мы наблюдаем ныне.
Любопытно, что получаемая в рамках предлагаемой гипотезы скорость продвижения вторичной астеносферы, равная (по порядку величины) около километра за миллион лет, дает именно то значение скорости, которую должна иметь первичная астеносфера для того, чтобы пройти путь от коры до ядра малой Земли как раз за период от момента формирования консолидированной коры до рубежа пермь-триас…
Поскольку зона плавки – это область выделения дополнительного тепла в ходе фазовых физико-химических превращений, постольку и положение самой астеносферы в недрах неизбежно будет отражаться на характере процессов, в том числе, и во внешней оболочке Земли. Ясно, что чем глубже опускается астеносфера, тем меньше ее фронт взаимодействия, тем меньше количество выделяемого нагретого флюида из ее зоны. А это должно проявляться как в снижении тектонической активности внешних слоев планеты, так и в уменьшении притока тепла из недр к поверхности. Именно эти процессы можно наблюдать в целом на протяжении всего протерозоя и особенно палеозоя, конец которого (пермский период) вообще напоминает затишье перед бурей: тектоническая активность минимальна, платформы в целом стабильны, на поверхности заметное похолодание. Оно и понятно – первичная астеносфера опустилась уже довольно глубоко и дополнительное тепло от нее до поверхности практически не доходит…