Тунгусский и Челябинский метеориты. Научные мифологемы - Михаил Стефанович Галисламов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Объективно оценить неочевидное явление ученому мешает ряд трудностей: а) малая доступность флюидного режима для наблюдений в очаговых зонах и глубоких горизонтах областью подготовки землетрясения; b) слабая изученность фильтрационного поля земной коры в очаговых зонах; с) недостаточность теоретического обоснования резкого нарастания активности флюидов в короткие сроки. В прогнозах и предвестниках землетрясений достаточно часто следствие выдают за причину.
В подземной гидросфере выделяют зоны гидростатических, переходных и литостатических давлений флюидов, меняющиеся с глубиной. Граница между первой и второй зонами расположена на глубинах от 1 до 6 км, на глубинах 5-10 км находится вторая зона. Поверхностные воды, (метеорного) или морского происхождения, вовлекаются в фильтрационные процессы. Нисходящая миграция флюидов происходит в зонах субдукции, областях прогиба горных пород, а также в случаях, когда осадочные слои расположены под породами кристаллического фундамента. При этом областями разгрузки являются глубинные горизонты земной коры, где в породах сохраняются электропроводящие трещины. Проникновение флюидов на значительную глубину возможно при высокой проницаемости пород (≥ 10–3 мД) посредством фильтрации или гравитационной конвекции [192]. Поступление флюидов в глубинные зоны земной коры может происходить тремя путями: сверху, с дневной поверхности или приповерхностных горизонтов; снизу, из верхней мантии, а также при генерации флюидов внутри коры, в пределах данных зон. Появление метеорных вод на больших глубинах связывают с механизмом сейсмического нагнетания. По мнению ученых, перед сейсмическим разрывом под действием высоких механических напряжений идет развитие микротрещин. Трещины раскрываются, что вызывает затягивание по ним воды, давление флюидов падает. После разрыва микротрещины закрываются и выжимают воду, что приводит к сильному повышению дебита источников. Представление о преобладающем росте дебита источников не соответствуют натурным данным. В работе [192] отмечают, что изменение давления (уровня) и дебита подземных вод после землетрясений имеют разные знаки.
В настоящее время продолжается поступление флюидов в земную кору из верхней мантии. В ряде нефтегазоносных бассейнов выявлена глобальная гидрогеологическая инверсия. Под рассолами на глубине обнаружены маломинерализованные воды. Общеизвестно сопровождение углеводородных (УВ) залежей глубинными гидрокарбонатно-натриевыми водами. На нефтегазовых месторождениях Азербайджана, Западно-Туркменской впадины, в бассейнах Предкавказья, Степного Крыма, Предкарпатья, Западной Сибири [196] установлено уменьшение минерализации пластовых вод с глубиной и переход их из хлор-кальциевого типа в гидрокарбонатно-натриевый. С углублением промышленного бурения выяснилось, что в большинстве артезианских нефтегазоносных бассейнов ниже зоны развития высокоминерализованных вод и рассолов вскрываются маломинерализованные гидрокарбонатно-натриевые воды. Воды, в которых натрий преобладает в составе катионов, а содержание углекислоты обычно намного превышает равновесную концентрацию, необходимую для поддержания карбонатного равновесия, называют инверсионными водами или глубинными щелочными, в отличие от хлоридно-натриево-кальциевых рассолов, обычно имеющих кислую реакцию. Происхождение этих вод вызывает среди ученых дискуссии. Высказано мнение, что их появление обусловлено внешними, по отношению к нефтегазоносным бассейнам, факторами [191].
Формирование и длительное сохранение таких систем не согласуется с развитием коры. Очевидно, в нефтегазоносных бассейнах присутствует какой-то неизвестный энергетический фактор, создающий гидрогеологическую инверсию флюидов. Предполагают, что флюидные потоки активизируют тектонические процессы, а последние приводят к усилению миграции флюидов, инициирующим может быть каждый из этих факторов. В таком случае при взаимодействии флюидных потоков и тектонических процессов работает механизм самоорганизации посредством «взаимного возбуждения» [182].
Мощные геологические процессы подчиняются своим закономерностям. Они показывают, что источник внутренней энергии Земли быстро фокусируется (при извержениях вулканов, мощных землетрясениях, кимберлитовых взрывах и др.), имеет высокую концентрацию энергии при транспортировке вещества на большие расстояния. Этим условиям отвечает глубинная дегазация водорода и гелия при участии других восстановленных газов [197]. Переход смесей восстановленных газов к более низким Р, t параметрам обеспечивается взрывными реакциями с выделением значительной энергии (Дж/моль):
2Н2 + О2 → 2Н2О + 572⋅103;
СН4 +2О2 → СО2 + 2Н2О + 804⋅103;
2Н2S + 3О2 → 2Н2О + 2SO2 + 1122⋅103.
Преобразования определяют последовательное выделение значительной энергии в систему в земной коры, изменяющимся по составу флюидом, обеспечивая аномальную мощность в масштабных по площади скоплениях. Энергия характеризуется высокой концентрацией в единице объема и скоростью высвобождения. Образование воды усиливает взрывные реакции в тысячу раз. Реальность взрывной разрядки флюидов и высвобождение энергии подтверждают многочисленные публикации, посвященные так называемым «сейсмическим гвоздям», «сейсмофокальным зонам гнездового типа», субвертикальным столбообразным скоплениям» и «роям землетрясений». В работе [197] утверждают, что конечный результат многообразных процессов – «суть различные проявления глубинной дегазации Земли (ГДЗ), которые формировали атмо–, гидро– и литосферу и продолжают их трансформировать». Ученые убеждены: ГДЗ – движитель эндогенных геологических процессов Земли контролирует проявления тектоно-геодинамической и флюидодинамической активности.
В природе не все так однозначно. В Куринской межгорной впадине (Азербайджан) была пробурена сверхглубокая скважина (СГ–1) на глубину 8324 м. Наиболее мощная водоносная зона вскрыта в верхней части толщи, на глубинах 3700–3950 м. Пористость пород здесь достигает 6–14%, по керну зафиксировано максимальное количество открытых трещин (до 50 на метр). В этой зоне наблюдалось поглощение бурового раствора. Подобная характеристика водоносности пород наблюдается и в глубокой зоне с 8080 м и простирающейся до забоя скважины. Гидрогеологические данные по скважине СГ–1 позволили установить наличие нисходящего потока подземных вод из осадочного чехла в кровлю фундамента Куринской депрессии [192]. Поглощение раствора отмечено в большинстве более глубоких водоносных зонах.
В сейсмоактивных регионах до сильных землетрясений наблюдали: режим слабой сейсмичности и деформацию земной поверхности; изменение химического состава флюида, скорости сейсмических волн, уровня подземных вод и проводимости среды. Основываясь на классической механике разрушения образцов, ученые приняли гипотезу: подготовка мощного землетрясения должна сопровождаться ростом механических напряжений до предельных значений [198]. Пред сейсмическая обстановка показывает значительную неоднородность тектонических напряжений, описываемых случайным полем. Действием метаморфизма или медленными тектоническими движениями, нельзя объяснить эти данные. Данные о сейсмической опасности, полученные в результате многолетнего мониторинга, показали, что геологическую среду и процессы в ней необходимо рассматривать с позиций, где представления о непрерывной среде становятся ограниченными. Сильные землетрясения
