Российская академия естественных наук

О НАШЕЙ ЗЕМЛЕ

Мы все её жители. Большинство знает, что она вращается вокруг Солнца и своей оси, но, к счастью, чувствуем это, когда приходит весна или уходит лето. Наиболее остро это ощущается, когда наступает осень жизни, и человек о многом задумывается: зачем жил, как прожил, что не доделал?

Практически каждый стал тем, кто он есть, благодаря родителям, обществу, в котором пришлось жить, случаю. Вся жизнь человечества началась и может кончиться, благодаря полезным ископаемым, которые люди добывают из земли. Первым был камень как орудие защиты, нападения или благоустройства своей жизни в различных её ипостасях. Затем человек понял, что для этих целей лучше всего подойдёт металл. Пришёл «железный век». Для нападения, защиты и обустройства своей жизни понадобились многие другие полезные ископаемые, дающие энергию и комфорт в жизни.

И в XXI веке в начале любого производства лежат ресурсы недр, постоянно извлекаемые из Земли. Их надо всё больше поэтому, чтобы оценить будущее жителей нашей планеты, сделаем экскурс по книге О.Г. Сорохтина и С.А. Ушакова «Развитие Земли», где изложены процессы формирования земной коры и залегающих в ней полезных ископаемых на фоне предложенной ими общей глобальной концепции эволюции Земли. Книга «Развитие Земли» интересная, дающие ответы, на многие вопросы мироздания, начиная от общих сведений о Земли, ее до геологической истории, энергетике, происхождении гидросферы, атмосферы, полезных ископаемых и эволюции жизни на Земле.

Сегодня о ней мы знаем довольно много. Астрономы нам сказали, что Земля третья от Солнца планета, вращающаяся вокруг него против часовой стрелки со средней скоростью 29,765 км/с, а период обращения 365,24 солнечных суток. Кроме того, Земля вращается вокруг своей оси со скоростью 23 ч. 56 мин. 4,1сек. Масса Земли 5,97710⁶ г. Хотя известно, что Земля имеет форму эллипсоида, средний ее радиус равен 6371 км. Считается, что внутри Земли расплав, вязкость, которого близка к вязкости воды. Расплав покрыт континентальной корой мощностью от 20-25 до 80 км.

Поверхность Земной коры формируется за счет воздействия тектонических движений, денудации ее рельефа путем разрушения, выветривания и осадкообразования. За 4 млрд. лет тектонической активности Земли все породы перемешались и в среднем стали однородными по составу. Б.Бейли очень живо представил циклы эрозии, метаморфизма и магматизма, которые имеют явно выраженный циклический характер. К примеру, вначале идет период выветривание магматических пород и переотложения их в осадках. Далее происходит постепенное опускание осадков и их метаморфизм, который не обязательно должен завершаться плавлением и образованием магмы. Повторное разрушение горных пород и повторное погружение осадочных пород завершается их плавлением. Все эти процессы регулируются изменением температур и давления, которые и обуславливают изменение минерального состава горных пород. В настоящее время геологи с помощью бурения и геофизических методов изучили кору Земли на глубину 2-10 км. Основная масса эндогенных полезных ископаемых в континентальной коре сформировалась, благодаря многоступенчатым процессам обогащения коры рудными элементами. Через гидротермальные системы теряется эндогенное тепло и выносится масса рудных элементов, которые усваиваются живыми организмами и захораниваются в окисленных осадках.

Авторы книги показали процессы образования многих полезных ископаемых. Расчеты показывают, что при гидратации пород океанической коры генерируется в год около 9 млн. т СН₄ и столько же Н₂. Часть метана окисляется бактериями или удаляется в атмосферу, но значительная часть углеводородов сохраняется в осадках, образуя углеводородные залежи. Вероятно, в результате магматизма в трубках образуются алмазы путем восстановления водорода.

Из вулканов постоянно выбрасываются фумарольные газы, которые содержат тысячи тонн рения, индия, висмута, германия, палладия, талия и других дефицитных полезных ископаемых. Использовать их это не только экологическая задача охраны окружающей среды, но и задача технологам - как их можно было бы извлечь, например, с помощью фильтров.

Принято считать, что строение Земли - это литосфера до глубины 150 км, представленная силикатами и окислами, а ядро - расплав железа. Есть и другое представление о ядре Земли. Вернадский В.И. и Ларин В.И. считают, что в верхней его части (150-2300 км) присутствуют сплавы и соединения кремния, марганца и железа, ниже располагаются металлы с растворённым в них водородом, а глубже гидриды металлов.

Известно, что металлы способны растворять в одном объёме тысячи объёмов водорода. Химическая реакция взаимодействия водорода с металлами образует качественно новое соединение - гидрид. При определенных изменениях давления и температуры происходит дегазация сплавов. Удаляясь от центра Земли, водород диффундирует к поверхности. На этом процессе основана одна из гипотез образования воды и месторождений нефти и газов. Обсуждается также гипотеза, что отработанные нефтяные месторождения со временем можно будет отрабатывать повторно.

Водород - ценное энергетическое сырьё. Его можно получить электролизом воды, но при этом затраты на его получение не компенсируются эффектом от его использования.

Заманчиво уловить движущийся к поверхности из глубин Земли водород. Но как это сделать? Промышленность освоила бурение только до 10 км. Если будет разработана технология бурения на большие глубины, можно будет получить водород по одной из технологических схем подземного растворения солей или подземной выплавки серы, нагнетая в очень глубокую скважину воду, и от ее взаимодействия с металлами (например, Mg) извлекать водород и тепло.

Через поверхность Земли постоянно теряется часть ее внутреннего тепла (через континенты 1,210² эрг/с и через океаническое дно в 2,5 раза больше). Однако широкое использование тепла Земли в общественном сознании пока находятся на «заднем» плане. Хотя известно, что 99% веса Земли имеют температуру более 1000°С, а доля вещества Земли с температурой менее 100°С составляет 0,01% от массы Земли. Геотермальная энергия практически неисчерпаема, а используется очень незначительно. Есть ГеоТЭС, есть теплоснабжение городов подземными теплыми водами. Созданы геотермические тепловые насосы. Думаю, что при должном внимании к этой проблеме энергетический голод Землян будет удовлетворен за счет широкого использования тепла Земли. Это наша проблема будет решена при должном внимании научного общества.