Общие аспекты водородной дегазации.

В атмосфере Земли содержится 2 500 000 000 тонн водорода, который улетает в космическое пространство "со скоростью” примерно 250000 тонн в год (Белов, 2003). Очевидно, что раз содержание водорода в атмосфере не меняется, то должен существовать постоянно действующий источник водорода той же мощности.

Что же это за источник? Этим источником без сомнения является дегазация Земли. Возможно вулканы? Действительно, например газ вулкана Этна состоит из СН 4 -1,0%, СО 2 – 28,8%, СО – 0,5%, Н 2 – 16,5%, SO 2 – 34,5%, остальное приходится на азот и инертные газы. Вклад вулканов Курильской дуги в содержание водорода в атмосфере оценивается приблизительно в 100 тонн водорода, за год, т.е. это лишь 0,04% от 250 000 тонн, поставляемых всеми источниками. Достаточно редко, хотя и встречаются зоны водородного обогащения и на нефтегазовых месторождениях. В Швеции, при бурении скважины Гравберг-1 глубиной 6770 м, ниже 4 км отмечено существенное повышение содержания водорода. «Газят» водородом и участки литосферы, где в прошлые геологические эпохи происходили внедрения ультраосновных щелочных магм. Так в шахтном газе глубоких подземных выработок Хибин повышено содержание водорода. Например, кимберлитовая трубка "Удачная" в республике Саха-Якутии, ежедневно выбрасывает наружу до 100 тыс. кубометров газа. То есть, процесс водородной дегазации из недр существует, однако, каковы главные каналы и причины его поступления?

Очевидно, что водород - глубинный газ планеты. Еще в 70 годах прошлого века В.Н.Ларин предложил гипотезу гидридного ядра Земли. В отличие от классической точки зрения о железо-никелевом ядре планеты, он высказал мысль о том, что ядро содержит сверхсжатый водород, оставшийся от протопланетной стадии формирования Земли. Формы нахождения водорода неясны. Не исключено, что здесь содержится протонная плазма, при «обрастании» которой электронами возникают атомы водорода и выделяется огромная тепловая энергия. В ядре газовая фаза сверхсжатого атомарного водорода жидкого ядра находится в равновесии с водородом, окклюдированным в железо-никелевом ядре. Возможно, превращения протонов в атомарный водород происходят в жидком ядре планеты – ниже мантии, а также в астеносферных слоях мантии. Слияние двух атомов водорода в молекулу Н2 при уменьшении давления сопровождается значительным выделением тепла и может, помимо энергии радиоактивного распада, объяснить энергию глубинных геологических процессов на уровне верхней мантии. Мы полагаем, что тепловой поток мантийных разломных и диапировых структур, идущих от жидкого ядра Земли и представленных тепловыми аномалиями срединноокеанических хребтов, «горячими точками» Гавайских островов, Йелоустона в Северной Америке, Килиманджаро в Африке и др., может объясняться процессом «молекуляризации» атомов водорода. По-видимому, значительное количество водорода выделяется в процессе серпентинизации оливина мантии в зонах субдукции за счет гидролиза воды океана, поступающего в мантию по зонам Беньофа (Дмитриев, 1999). Этот водород, по нашему мнению, формирует при поверхностном окислении тепловой режим вулканов островных дуг, в частности, Курило-Камчатской островной дуги. Таким образом, водород поступает к вулканам:

1) по рифтовым зонам срединноокеанических хребтов;

2) по диапировым структурам горячих точек;

3) по флюидно-водородным диапирам, возникающим над зонами Беньофа островных дуг.

О справедливости такого заключения свидетельствует состав газовых включений в минералах; при переходе от пород коры к породам мантии он резко меняется. Если в гранитах в составе газов преобладают соединения кислорода - углекислота и вода, то в породах мантии кислорода почти нет, здесь преобладают водород и метан. Важно отметить, что базальты - выплавки мантии - резко отличаются от мантии высокой магнитностью за счет появления магнетита.

По нашей модели, «магнетитизация» базальтов - свидетельство диссоциации воды, уходящей в мантию в зонах субдукции. При этом происходит геохимическое разделение кислорода и водорода. При диссоциации воды в верхней части мантии кислород окисляет железо оливина и пироксена. За счет глубинных высокомагнезиальных форстеритовых и гиперстеновых дунитов формируются малоглубинные железистые оливинпироксеновые ультрабазиты, а часть железа силикатов уходит в оксидную фазу - магнетит базальтов. Водород верхней мантии отделяется от кислорода и создает диапировые флюидные структуры (Портнов, 1996): кимберлитовые трубки под газонепроницаемыми структурами платформ или формируя конусы вулканов в зонах субдукции. Здесь за счет энергии окисления водорода на уровне базальтового или гранитного слоя земной коры возникают лавовые расплавы соответствующего состава.

Вулканы - зоны концентрации водорода

Водород и метан являются характерными газами газовых включений в алмазах кимберлитовых трубок, этих глубинных диапировых структур, связанных с верхней мантией. По нашему мнению (Портнов, 1979, 1996), кимберлитовые трубки возникают, как водородно-метановые диапиры. Они формируются при концентрации мантийных газов в виде огромных «пузырей» под газонепроницаемыми структурами континентальных плит с повышенной мощностью земной коры. Мы считаем, что кимберлиты являются не магматическими породами, а типичными флюидизитами, аналогами вулканического пепла, но мантийного состава, оставшимися в структурах мантийных диапиров. Эволюция водородно-метанового флюида при понижении давления выражалась в самоокислении (глубинном горении) водорода и метана в системе С-Н-О с образованием алмазов, воды, и СО. Налаженное за рубежом производство алмазных пленочных покрытий и ювелирных алмазов весом до 4 карат из флюидной системы С-Н-О является подтверждением нашей точки зрения. Однако не лишним будет напомнить, что член-корреспондент АН СССР Б.Дерягин первым получил алмазы из водородно-метановой смеси при давлении ниже атмосферного еще в 1969 году. Следует отметить, что иногда при разработке кимберлитовых трубок отмечалось мощное выделение газовых потоков преимущественно водородного состава.

Вероятно, вулканы являются потенциальными месторождениями водорода. Обычно изучаются разнообразные вулканические породы, но гораздо меньше внимания обращают на газы, сопровождающие извержения, поскольку раскаленные газы собирать и анализировать трудно. Объем выброшенного за одно извержение силикатного расплава редко превышает 0,5 кубического километра, тогда как объем газовой фазы в десятки, сотни и тысячи раз превышает объем твердой фазы. А. Риттман (1964) указал, что вулканы следует рассматривать, прежде всего, как структуры дегазации планеты. При извержениях газы смешиваются с пепловым материалом и формируют нагретые до 1000 С «палящие тучи». Очевидно, что процессы окисления газа при его выходе на поверхность полностью изменяют его первичный глубинный состав, приводя к формированию вторичных продуктов, возникших при сгорании водорода и метана. Газы, нагретые от 200 до 1000 С состоят из соляной и плавиковой кислот, нашатыря, поваренной соли; в низкотемпературных газах преобладают сероводород, сернистый газ, углекислота. Очевидно, что все они являются продуктами вторичных химических реакций.

Известный вулканолог Гарун Тазиев на поверхности кипящей лавы в кратере Эрта-Але в Афарской впадине Эфиопии наблюдал «…завораживающий танец тысяч бледноголубых и синеватых полупрозрачных язычков пламени. Это был газ, пробивавшийся к поверхности сквозь раскаленную лаву». Он пишет: «Все, кто наблюдал базальтовые извержения, видели пузыри до метра в поперечнике, а те, кому приходилось видеть близко лавовое озеро, встречали пузыри в десять раз больше». На вулкане Эребус в Антарктиде Тазиев со своим спутником увидел «… вылезший из кратера чудовищный горящий пузырь диаметром в 200 метров. За ним последовала раскаленная полусфера высотой в двенадцатиэтажный дом и площадью в футбольное поле». Сделать анализ первичного глубинного газа было невозможно. Поскольку в составе выброшенного вулканами газа пары воды составляют 98%, мы делаем вывод, что главным первичным газом в структурах вулканов является водород. Вторым по распространенности газом является углекислота, что указывает на присутствие глубинного метана.

В.Н.Ларин (2005) отмечает, что на вулканах Гавайских островов при повышении уровня лавы в кратерных лавовых озерах возникает «большое пламя» («large flame») высотой до 180 м. Вулканологи считают, что это горит водород. «Большое пламя» держится несколько суток, затем постепенно уменьшается и исчезает. Вулканологи предполагают, что выделение водорода при этом не прекращается, а лишь ослабевает, а окисление водорода продолжается под поверхностью жидкой лавы. Очевидно, что процесс этот – экзотермический. Выделение тепла в глубинных структурах вулкана может сопровождаться плавлением пластичных горных пород, всплывающих из мантии к поверхности. Геофизические исследования показывают, что под вулканами Гавайских островов находятся столбы нагретого пластичного вещества диаметром в десятки и сотни километров, поднимающиеся к поверхности планеты с границы жидкого ядра и нижней мантии. Видимо, они содержат водород ядра Земли. Крайне высокая активность водорода дает ему мало шансов на выделение в атмосферу в чистом виде. Очевидно, что при окислении водород превращается в пары воды. По нашему мнению, тепловая энергия столбов разогретых мантийных пород, поднимающихся от границы жидкого ядра в виде диапиров и формирующих на поверхности Земли «горячие точки» и магматические расплавы, связана с процессом молекуляризации водорода: Н+Н=Н2 + Q (тепловая энергия). В свою очередь, окисление водорода с образованием паров воды в жерловинах вулканов формирует расплавы вулканических извержений: 2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О + Q (энергия).

Источником глубинного водорода может являться также астенсфера, квазижидкое состояние которой, возможно, обусловлено присутствием газа, скорее всего водорода. Водород может подниматься вверх из астеносферы в зонах субдукции, когда погружающаяся литосферная плита «прорезает» астеносферу на глубине около 100 км. Сейсмические графики показывают, что на этой глубине над астеносферой возникают многочисленные очаги землетрясений, фиксирующие подъем флюидного и расплавного материала (Селивёрстов, 2009).

Существенным источником водорода вулканических структур зон субдукции безусловно является также процесс освобождения водорода при диссоциации воды в процессе гидратации мантии. Модель дегидратации океанических осадков, уносящих в мантию массу океанической воды, впервые предложена Б.А.Дмитриевым и др. (1999). Авторы указывают, что при этом происходит серпентинизация оливина, которая сопровождается выделением свободного водорода. По нашему мнению, водород возникает в результате различных реакций гидратации оливин-пироксеновых пород с образованием гидроксил-содержащих минералов, в том числе амфиболов, хлоритов, серпентина. Для оливина преобладающая реакция:

2(Mg,Fe)(оливин) + 22H 2 O = 3Mg 6 (OH) 8 (серпентин) + 6Mg(OH) 2 (брусит) + 4H 2

Закисное железо оливина, видимо, входит в состав амфибола и хлорита. Гидратация пироксенов также сопровождается амфиболизацией и хлоритизацией. Все эти процессы способствуют возникновению свободного водорода.

Разрезы зон субдукции к востоку от полуострова Камчатка, по данным Н.И.Селиверстова (2009), отражающие плотности распределения энергии землетрясений на глубинах от 300 км до поверхности показывают подъем к жерлам вулканов значительных масс, вызывающих слабые землетрясения (дрожание вулканов), которые Н.И.Селиверстов считает расплавом вместе с водным «флюидом». По нашему мнению, главную роль в поднимающемся глубинном материале имеет водород, возникающий при гидратации мантийных минералов (оливина и пироксена). Плотности распределения энергии землетрясений отчетливо показывают, что с глубины 100-200 км от зоны Беньофа отделяется флюидная фаза, которая поднимается вверх, к основанию вулкана. Водород сгорает в кратере вулкана задолго до извержения и создает тепло для плавления лавы. Для вулкана Карымского основная масса флюидной фазы поднимается с глубины 130 - 100 км, для Жупановского - в интервале 150-100 км (рис.1.).Сходную картину можно проследить и для других камчатских вулканов. По нашему мнению, флюидная фаза здесь представлена водородом, возникающим, главным образом, при серпентинизации оливина мантии.

Рис.1. Особенности распределения землетрясений над активными вулканами Камчатки.

Обычно вопрос о происхождении жидкого силикатного расплава в вулканах остаётся за рамками. Почему лава нагрета до 1200 С? Ведь давно (Ботт,1974), установлено, что верхняя мантия Земли – твердая и нагрета всего до 600. Откуда берется огромная дополнительная энергия, создающая кипящий силикатный расплав? 70% радиоактивных элементов, отвечающих, как считается, за плавление, содержатся в земной коре, тогда как породы мантии практически лишены тория, урана, калия. Например, содержание тория в мантийных породах составляет всего 5 мг/т, урана 3 мг/т, тогда как кларки этих элементов в земной коре 12 г/т и 2,5 г/т соответственно. Тем не менее, главная масса интрузивных и вулканических расплавов связана с энергией мантии, стерильной по содержанию радиоактивных элементов. Видимо, плавление пород связано с мощными экзотермическими реакциями окисления железа, водорода и метана. Нагрев пород сопровождается концентрацией рассеянного газа, т.е. водорода и метана. В виде огромных легких пузырей эта потенциально горючая и взрывчатая смесь, устойчивая в глубинах земли при отсутствии свободного кислорода, опережает пластическое движение горных пород и прокладывает им путь к поверхности планеты. Поэтому вулканы иногда долгие годы «дымятся» – без лавовых извержений. Гигантские многокилометровые конусы вулканов состоят из пепла и лавы которые вынесли и насыпали газовые потоки. Извергающиеся вулканы - это глубинные трубы, по которым идет мощный поток газов, а «заодно» выбрасывается относительно немного расплавленной магмы.

Таким образом, поверхностные окислительные процессы связаны с горением водорода и метана на глубине 5-6 км и непосредственно в жерлах вулканов. Грандиозные вулканические взрывы, уходящие под облака огненные столбы, рев газовых потоков – все эти явления поверхностные. Они аналогичны авариям мощных метановых скважин и принципиально от них не отличаются.

Классификация вулканов по газонасыщенности извержений

Предлагаемая классификация базируется на типах извержений, которые в значительной мере зависят от объема выброшенных газов. Мы предлагаем классифицировать вулканы по количеству газовой составляющей при извержениях и выделять вулканы, для которых характерны:

1) малая газонасыщенность;

2) средняя газонасыщенность и

3) высокая газонасыщенность.

К первому типу вулканов с малой газонасыщенностью относятся гавайские вулканы. Для них характерна жидкая базальтовая лава, весьма текучая, образующая лавовые озера в кратере, бедная газами. Этот тип характерен для океанической коры, вулканов океанических островов, в том числе, гавайских вулканов, типа Мауна Лоа, расположенных над «горячей точкой». К этому типу относятся также вулканы Исландии, приуроченные к рифтовой зоне Атлантического океана. Вулканы с извержениями этого типа расположены над «горячими точками» или над рифтами на маломощной океанической базальтовой коре (мощность 8-10 км). Мантия расположена очень близко. Тем не менее, лавы ультраосновного состава отсутствуют. Почему? Отсутствие ультрабазитового расплава видимо свидетельствует о том, что источник тепла, формирующего базальтовый расплав, расположен в коре, выше мантии и воздействует исключительно на базальтовый слой океанического дна. Источник тепла должен быть в этом случае локальным и высокоактивным, чтобы расплавить огромный объем базальтов. По нашему мнению, расплавление базальтов океанического дна происходит за счет окисления водорода при снижении давления в вулканическом канале или в структуре океанических рифтов, при увеличении активности кислорода. Хорошо известная текучесть лав гавайских вулканов, возможно, отражает их обогащение водой, возникшей при глубинном окислении водорода. Расходование энергии окисляющегося водорода на расплавление огромных объемов базальтов, создавших, например, грандиозный подводный Императорский хребет Тихого океана, делает этот тип вулканов малопереспективным с практической точки зрения концентрации водорода в прижерловом пространстве.

Вулканы второго, среднегазонасыщенного типа приурочены к зонам субдукции и островным дугам, к границе океанической и континентальной коры. Наряду с базальтами здесь широко развиты андезитовые, дацитовые, риолитовые лавы, туфы, туфобрекчии. Водород здесь возникает или за счет диффузии из астеносферы или, что вероятнее, за счет гидролиза воды при серпентинизации мантийных пород в зоне субдукции. Лава жидкая, но богатая газами. Обычно возникают высокие конусообразные вулканы, сложенные чередующимися слоями лавы, вулканических туфов и туфобрекчий. Строение таких вулканов имеет слоистый характер, отчего их называют стратовулканами. Состав лавы – андезитодацитовый и риолитовый. К этому типу в России относятся камчатские вулканы - Ключевская сопка (4850 м), Кроноцкая сопка (3730 м), Плоский Толбачик (4030 м); вулкан Алаид (2334 м) на Курильских островах; Фудзияма (3778 м) в Японии, Стромболи на Липарских островах около Италии и многие другие.

Самый северный на Камчатке вулкан Шивелуч в 1954 году выбросил столб огня высотой 20 км. Его видели жители селений, расположенных в 500 км от вулкана. Взрывная волна дважды обошла земной шар. Глыба весом 2800 тонн была выброшена взрывом на расстояние 2 км, а вулканические бомбы весом 500-700 тонн летели на 10-12 км! Поскольку газ горел, то состав его был водородный. Выброс водорода можно оценить в десятки тысяч куб. км водорода. Аналогичное извержение вулкана Шивелуч повторилось 19 мая 2004 г (рис.2). Вулкан Безымянный молчал три столетия, а в 1955 году проснулся и начал извергать пепел, камни и лаву (рис.2). Так продолжалось полгода, пока не раздался страшный взрыв. Пепел взлетел на высоту до 40 км, пепловые тучи уничтожили все живое на площади 500 кв.км. Видимо, по газонасыщенности водородом, взрыв Безымянного аналогичен взрыву вулкана Шивелуч.

Рис. 1.2. Извержение вулкана Шивелуч 19 мая 2004 г. Снимок сделан из поселка Ключи – 43 км от вулкана.

Вулкан Толбачик в 1975 году извергался целый год. Тучи пепла поднялись на высоту 18 км и протягивались по ветру на 1000 км. Видимо, здесь были выброшены и сгорели в атмосфере десятки тысяч куб. км водорода. Таким образом, можно полагать, что концентрация газов и водорода, в вулканах рассматриваемого может быть весьма значительной. Как указывалось выше в составе газов вулкана Этна содержится – 16,5% Н 2 . Среднегазонасыщенные извержения в принципе аналогичны весьма газонасыщенным с той разницей, что при весьма большой газонасыщенности извержения превращаются в глобальные катастрофы. Поэтому технические решения по добыче водорода предпочтительнее решать на базе вулканов с извержениями второго типа.

К третьему типу с высокой газонасыщенностью относятся вулканы, приуроченные к зонам «активной субдукции», где процессы взаимодействия континентальной и океанической коры проявлены особенно интенсивно. Извержения здесь сопровождаются настоящими катастрофами. Объем выброшенного газа составляет десятки и сотни тысяч куб. км. При извержениях возникают игнимбриты – отложения «палящих туч», взвеси вулканической пыли («пепла») в раскаленном газе. Состав лав – от андезито-дацитового до риолитового. Самые сильные извержения характеризуют вулканы, расположенные в области островных дуг, где происходит поглощение дифференцированной континентальной коры с мощным гранитным слоем. Такие области характерны для Индокитая и юго-западной части Тихого океана в районе Зондского архипелага. Именно там (Белов и др., 2009) путём анализа мировых статистических данных выявлен абсолютный центр эндогенной активности Земли, к которому тяготеет крупнейшая в мире кальдера супервулкана Тоба, а также вулканы Тамбора и Кракатау, известные своими катастрофическими извержениями. Именно здесь отмечается максимальное поднятие поверхности геоида. Наибольшая активизация мантийных газов происходит в районе сочленения Евразийской Тихоокеанской и Австралийской плит. Взрывы весьма газонасыщенных вулканических извержений унесли за последние 200 лет жизнь сотен тысяч человек и отразились на климате всей планеты. Что является причиной таких взрывов аналогичных Кракатау? Возможно, они представляют собой выброс мантийных газов, сохранивших сверхвысокое давление мантии (не менее 100 кбар) до поверхности Земли. Возможно, что это был сверхсжатый раскаленный мантийный водород, мгновенно окислившийся в атмосфере. В случае Кракатау объем выброшенного газа оценивается ориентировочно в 100 тысяч кубических километров, что в 50 раз превышает объем газа, добываемого ежегодно на Земле.

Таким образом, история изучения вулканов хранит сотни случаев грандиозных выбросов лавы, пепла и газов. Но состав газов является наименее изученной составляющей извержений. В то же время, очевидно, что газы – главная причина катастрофических извержений. Также очевидно, что вулканологи имеют дело со вторичными окисленными газами, а первичный состав газов недоступен изучению и практически неизвестен. Однако факты указывает, что ведущим глубинным газом является водород. Обычно мощность извержений объясняется повышенной вязкостью лавы: базальтовая лава жидкая, риолитовая с высоким содержанием кремнезема – вязкая. Видимо, следует учитывать, что жидкая лава растворяет водяные пары, возникающие при окислении водорода. Вязкая лава кислого состава растворяет меньше газов и способствует концентрации газовой фазы. В свою очередь, вязкая лава среднего или кислого состава возникает за счет переработки дифференцированной континентальной коры с мощным гранитным слоем. Следует обратить внимание, что андезит-дацит-риолитовый состав лавы рассмотренных газонасыщенных вулканов указывает, что расплавлению подвергаются лишь гранитный и только отчасти – базальтовый слои земной коры. Иначе говоря, плавятся не породы мантии, а верхняя часть земной коры. Этот факт – индикатор УРОВНЯ ПЛАВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ВУЛКАНИЗМЕ. По нашему мнению, такой высокий стратиграфический уровень плавления гранитов и контаминация базальтов с формированием андезито-дацитов – свидетельство влияния водорода, как БЛИЗПОВЕРХНОСТНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ. Возможно, что на этом уровне заканчивается экзотермическая «молекуляризация» поднимающегося глубинного атомарного водорода и начинается процесс его окисления. Возникающие при этом пары воды усиливают взрывной характер извержений.

То есть по составу лав вулканов можно делать выводы о глубинности окислительных процессов: андезит-базальтовые лавы указывают на глубинность окислительного очага; риолит-дацитовые - на приповерхностный характер окисления водорода. На глубинных сейсмических разрезах через камчатские вулканы Карымский, Кроноцкий, Безымянный и др. (см. рис.1) прослеживаются наклоненные по углом около 45 градусов зоны Беньофа и отделяющиеся от них на глубине от 200 до 100 км вертикальные структуры, которые прослеживаются очагами землетрясений к оканчиваются на поверхности жерлами вулканов. По нашему мнению, эти вертикальные структуры не связаны с расплавом, а отражают формирование флюидных диапировых структур дегазации, т.е. водородсодержащих каналов, пробивающихся к поверхности. Разрезы свидетельствуют о том, что сейсмические волны возникают не повсеместно, а формируют локальные «узлы» на определенных глубинах.

Постепенно сейсмические «узлы» перемещаются вверх, к жерлам вулканов. Так наблюдения за Ключевским вулканом показали, как сейсмические «узлы» неоднократно перемещались с глубины 30 км вверх к жерлу с периодом от 6 месяцев до одного года и вызывали извержения при достижении вершины вулкана. Например, глубинная сеймичность наблюдалась здесь в сентябре-октябре 2003 года. В ноябре 2003 года сейсмичность переместилась к жерлу и сопровождалась свечением (горением газа) над кратером. С января 2004 года до января 2005 года резко выросла прижерловая сейсмичность, сопровождаемая ярким свечением на вершине вулкана. Н.И.Селиверстов (2009) связывает эту прижерловую сейсмичность с выделением водного флюида, т.е. паров воды. Но в этом случае не наблюдалась бы связь активизации выбросов газов и их яркого свечения. По нашему мнению, яркое свечение при отсутствии лавы объясняется горением газов, в первую очередь, водорода. С конца января 2005 года на вулкане началось извержение лавы, продолжавшееся до апреля. Таким образом, сжатый горючий газ поднимался с глубины 30 км к жерлу в течение 1-2 месяцев. Затем газ выходил в атмосферу в течение года. В дальнейшем для Ключевского вулкана аналогичный цикл глубинной сейсмической активности повторился с июня по декабрь 2005 года. Затем сейсмический «узел» переместился к жерлу, началось выделение газа, которое завершилось мощным лавовым извержением в марте 2007 года. Следующий цикл глубинной сейсмичной активности начался в январе 2008 года и сменился извержением лавы в интервале с ноября 2008 года по январь 2009 года. В феврале 2009 года под Ключевским вулканом вновь возник «узел» глубинной сейсмичности, т.е. началось накопление новой порции глубинного газа. Таким образом, порции лавы и флюида накапливаются на глубине 30 км и за 1-2 месяца поднимаются к его жерлу.

Этот водородсодержащий флюид может быть перехвачен скважинами на глубине 5-6 км, за полгода или год до начала извержения лавы.

Выводы

1. Вулканизм обусловлен глубинной дегазацией Земли в рифтовых зонах, горячих точках и в зонах субдукции островных дуг.

2. Ведущим глубинным газом в указанных структурах является водород.

3. Возможные источники водорода: а) жидкое ядро Земли; б) астеносфера; в) процессы гидролиза океанической воды при амфиболизации, хлоритизации, серпентинизации пород мантии в зонах субдукции по преобладающей схеме:

2Mg 2 SiO 4 (оливин) + 22H 2 O = 3Mg 6 {Si 4 O 10 }(OH) 8 (серпентин) + 6Mg(OH) 2 (брусит) + 4H 2 .

4. Формирование базальтов сопровождается диссоциацией воды с разделением кислорода и водорода. Кислород окисляет железо силикатов мантии и поглощается новообразованным магнетитом базальтов; водород формирует диапировые структуры под вулканами.

5. Лавовые расплавы в вулканоструктурах возникают: а) за счет глубинной энергии молекуляризации водорода по схеме Н+Н=Н 2 + Q; б) за счет приповерхностной энергии окисления водорода в вулканоструктурах с образованием паров воды. Состав лав указывает на глубинность окисления водорода: андезито-базальтовые лавы возникают в глубинных зонах окисления, риолит-дацитовые - в поверхностных. Информацию о глубине очага окисления водорода может дать также изотопно-гелиевая съемка: повышенное 4 Не/ 3 Не относительно фона является благоприятным фактором для выявления запасов неокисленного водорода.

6. Наиболее благоприятными для добычи водорода представляются газонасыщенные вулканы над зонами субдукции с преобладанием риолит-дацитовых лав. В России практический интерес представляют вулканы Курило-Камчатской островных дуг: Ключевской, Карымский, Жупановский, Кроноцкий и др.

(ГУП ХМАО НАЦ РН им. В.И.Шпильмана)

В мае 2002 г. в Москве прошла Международная конференция «Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ», организованная Российской Академией наук при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Тезисы докладов опубликованы.

На конференции обсуждались глобальные аспекты дегазации Земли и воздействие её на процессы в приповерхностных слоях, геодинамические факторы, их роль в дегазации Земли, а также вопросы, связанные с генезисом нефти и газа, и новые подходы при поисках скоплений нефти и газа.

В многочисленных докладах звучало, что жизнь на Земле находится под полным контролем процессов глубинной дегазации, масштабы которой огромны и на несколько порядков выше, чем «дыхание» залежей нефти и газа, открытых в осадочном чехле. С глубинной дегазацией связаны планетарные катастрофы в биосфере. Корни глобальных геодинамических процессов сместились с уровня верхней мантии до ядра Земли. Рассматривались каналы миграции флюидов, связанные с дизъюнктивными деформациями и с инъекционными структурами (диапирами). В мантии важнейшими структурами разгрузки глубинной энергии были плюмы, суперплюмы. Наметился прогресс в термодинамическом моделировании состояния УВ в мантии и их трансформации на пути в осадочный чехол.

За время развития Земли (4.5 млрд.лет) процесс дегазации Летников Ф.Л. предлагает рассматривать как монотонно угасающий общепланетарный процесс с характерным истощением по флюидным компонентам в верхних горизонтах литосферы, c периодическими импульсами интенсивной дегазации на её фоне.

Основу флюидов составляют газы и прежде всего водород. Выделяются две принципиально разные флюидные системы: водородно-углеродная и водородно-сернистая. Они зарождаются на различных глубинах жидкого ядра. Водородно-сернистая флюидальная система служит основой формирования скоплений сульфидов и сернисто-сероводородных систем в малоглубинных вулканических комплексах. Выброс газового скопления за пределы жидкого ядра в мантию и его тепловое воздействие на литосферу может длиться десятки и даже сотни миллионов лет. Газовые потоки плюмов, имеющие температуру примерно 4000 0 С и давление Р~1 млн.бар, прожигали мантию. Существенно водородные потоки, взаимодействуя с кислородной матрицей, выделяют тепло, что позволяет потокам достигать верхних горизонтов литосферы и влиять на состав астеносферы.

Маракушев А.А. в своем докладе отмечал разный характер трансформации восходящих флюидных потоков из очагов землетрясений:

17.5Н 2 + С 7 Н 5 (NO 2) 3 = 6H 2 O + 7CH 4 + 1.5NO

1.5H 2 + C 5 H 7 (NO 2) 3 = 4H 2 O + CO 2 + 1.5N 2 + 6C

С 5 Н 7 (NО 2) 3 - соединения углеводородов с оксидами.

Количество воды, ежегодно освобождаемое из верхней мантии, по расчетам Г.Хесса – 0.4·109 м 3 .

Масштабы дегазации. Количество УВ, поступившее из мантии в течение фанерозоя (за 570 млн.лет), оценивается в 60·10 18 м 3 , или n·10 16 т; часть пошла на серпентизацию гипербазитов, часть — на иные процессы, в том числе на формирование залежей нефти и газа.

Об огромных масштабах дегазации Земли свидетельствуют запасы газогидратов — «горючего льда» на суше и в морях (доклад В.А. Краюшкина). Запасы метана в газогидратах нашей планеты оцениваются в 113 сотен квадриллионов кубометров. Для сравнения запасы геологического топлива – нефти, газа, угля (по данным геологической службы США, 1999 г.) оцениваются в 5 трлн.т. Газогидраты наблюдаются не только под вечной мерзлотой в северных широтах, но и в относительно южных районах (в России, например, в Оренбургской области, Каспийском и Черном морях; в США – в Калифорнийском заливе). Толщина газогидратной толщи достигает 1000-1500 м. На 90-95% площади Мирового океана развиты гидраты «горючего льда». Это дополнительный энергетический источник в будущем.

Во многих докладах рассматривались замеры и результаты дегазации недр на территории морей – Черном и Каспийском. С дегазацией недр в Каспийском море (доклад Голубова Б. и Катулина Д.) была связана гибель двух видов кильки в 2001 г. в средней части моря. На прибрежной части моря рыба не пострадала. Исследование рыб показало, что в жабрах и мышцах содержались газообразные включения, а заболеваний и технических причин для вымирания не было. С помощью космоснимков определили подъем глубинных вод в поверхностные слои, которые подверглись интенсивному охлаждению. Тепловой режим восстановился в течение двух недель. Как показали гидрогеологические и гидрогеохимические исследования, произошло резкое снижение кислорода и формирование в придонных слоях Н 2 S, в гидротермальных источниках наблюдался мышьяк, Н 2 S и СН 4 . С этим, вероятно, и связана гибель кильки. В настоящее время Каспийская впадина испытывает восходящие тектонические движения, интенсивность которых превышает воздымание Альп, Карпат, Балкан. Земная кора под дном Среднего Каспия раздроблена густой сеткой сейсмоактивных разломов трех направлений — меридионального, северо-западного и северо-восточного, обусловливающих обширные зоны дегазации недр. Донные отложения обогащены сульфидами и покрыты газогидратами. Диффузионно-фильтрационный поток газа из недр Среднего Каспия оценивается в n10 6 -n10 7 м 3 /год. Адиабатическое расширение при дросселировании газовых струй вызывает резкое понижение температуры морской воды, что приводит к образованию кристаллогидратов.

В районе Ракушечной структуры наблюдаются грифоны высоконапорных вод. Разгрузка подземных вод и газов сопровождается землетрясениями. Гидровулканизм — типичное явление для Каспийского моря.

Масштабы дегазации недр в Черном море рассматривались в докладе В.И.Созанского. В водах Черного моря растворено 80 млрд.м 3 метана и это, несмотря на то, что воды впадающих рек не содержат метана. Полный цикл обновления воды 400-2000 лет. Всё это свидетельствует о мощном постоянном подтоке УВ из недр. Как показывают замеры у побережия Грузии, со дна Черного моря поднимается поток углеводородного газа дебитом 172 тыс.м 3 /сут на участке S=16 км 2 . По лабораторным анализам в газе содержится 94.5 % СН4 и около 4.5 % этана. То есть со дна Черного моря в сутки поступают миллионы кубических метров метана.

В Керчинско-Таманской области широко развиты грязевые вулканы и связанные с ними «вдавленные синклинали». Для образования последних требуются многие триллионы кубических метров газа. В этих синклиналях образовались мощные толщи железных руд с общими запасами около 2 млрд.т. Конечно, проблема генезиса грязевых вулканов является дискуссионной, и часть специалистов (в частности, Лаврушко В.) считают, что корни вулканов не связаны с магмой, а располагаются на глубинах 5-9 км.

Ниже дна обоих морей залегают осадочные породы толщиной более 10 км, которые вмещают залежи нефти и газа. Что это? Глубинная дегазация из мантии или осадочного чехла? Возможно из разных оболочек Земли, в том числе из ядра, о чем свидетельствуют запасы железа.

Происхождение нефти и газа. В докладах о генезисе нефти и газа большое внимание уделялось процессам дегазации Земли и трансформации их состава на пути движения из глубинных очагов в литосферу. В нескольких докладах высказывались мысли о смешанном генезисе нефти и газа, образовании УВ в результате воздействия биогенного ОВ, рассеянного в осадочных породах, с Н 2 или СН 4 , поступающих из мантии.

Проблеме абиогенного происхождения УВ на совещании уделялось много внимания.

Кучеров В.Г. и др. докладывали о результатах синтеза углеводородов из неорганических компонентов (закиси железа, карбоната кальция и воды) при давлении до 5 ГПа и температуре до 1500 0 К, то есть условиях, характерных для верхней мантии Земли. Регистрировались масс-спектры газов, выделяемых при 423, 573, 723 и 873 0 К.

В общем виде предполагается, что реакция имеет следующий вид:

NCaCO 3 +(9n+3)FeO+(2n+1)H 2 O=nCa(OH) 2 +(3n+1)Fe 3 O 4 +CnH 2n+2 .

В качестве доказательств синтеза УВ из минералов приводились открытия нефти на глубинах 6.5-7 км в докембрийских гранитах, в сверхглубокой Шведской скважине.

В докладе Гептнер А.Р., Пиковского Ю.И. и других рассматривались полициклические ароматические УВ (ПАУ), обнаруженные в асфальтитах, залегающих в платобазальтах Исландии. В асфальтите методом жидкостной хроматографии было идентифицировано 7 полициклических ароматических УВ: фенатрен, пирен, бензаантрацен, хризен, бензапирен и бензперилен, ассоциации которых имеют типично гидротермальный характер.

Проблема вклада глубинных УВ флюидов в формирование месторождений рассматривалась в докладе Родкина М.В. Отмечалось, что вклад многими оценивается как незначительный. Почему? Оценка основывается на расчете мантийного гелия в газах УВ месторождений и на использовании соотношения между концентрациями метана и гелия для типичных мантийных газов. Авторы отмечают, что ошибка заложена в технологии расчета.

В последние два десятилетия большое внимание уделялось бактериальной модели образования УВ, был открыт ряд особенностей жизнедеятельности бактерий: повышение температуры до 100 0 С и выше, при которой могут жить бактерии; обнаружена способность бактерий находиться в состоянии анабиоза многие миллионы лет; открыт механизм синтеза различных хемофоссилий бактериями; взаимодействие бактерий с углеродными газами и питание бактерий глубинными флюидами и газами – СО 2 , СО, СН 4 , Н 2 S; NH 3 , поступающими по разломам из глубин Земли. По расчетам Ф.Кона бактерия может в течение четырех с половиной суток дать потомство 1036 индивидуумов, которое способно заполнить океан; одна диатомея, как показал Эренберг, не встречая препятствий, за 8 дней может дать массу материи, равную по объему нашей планете, а мелкая обычная инфузория за 5 лет может дать массу протоплазмы по объему в 104 раза больше объема Земли. Бактериальная масса – реальный источник УВ.

На конференции глубинная дегазация рассматривалась как причина аномальной биопродуктивности Мирового океана (доклад Сывороткина В.Л.). Анализировались две аномальные зоны: северная – над разломом Мендана и южная – над хребтом Наска. В этих зонах в толщу океанской воды поступает огромное количество химических соединений, в том числе элементов жизни – азота, фосфора и микроэлементы. Основной объем газа составляют — СН 4 , Н 2 S, H 2 , NH 4 ; содержание в толще воды кислорода минимальное. Но поверхностный слой богат кислородом, здесь бурно развивается фитопланктон, им питаются анчоусы, которых поедают птицы. Очень высокая биопродуктивность в Южных Курилах, периодически, через 2-3, 6-7 лет происходит массовая гибель биоты. Смерть настигает все сообщество от фитопланктона до позвоночных, но после гибели аэробной биоты начинается бурное развитие одноклеточных красных водорослей — динофлагеллят. Отмечалось, что массовая гибель рыбы в Аравийском море была соизмерима с годовым уловом во всех водах Земного шара.

На конференции было представлено много докладов о путях миграции газов, в том числе УВ и Н 2 из мантии. В качестве путей миграции ювенильной нефти и газов рассматривались глубинные планетарные разломы и зоны тектонических напряжений. Наиболее благоприятными для вертикальных перетоков были узлы пересечений разнонаправленных напряжений, кольцевые структуры, выделяемые по космоснимкам, и диапиры.

Во многих докладах рассматривалось влияние геодинамических факторов на размещение залежей УВ, рекомендовалось при выделении напряженных зон анализировать линеаменты, особенно прослеживаемые на расстояния более 10 тыс.км и более, широко использовать космические снимки. Отмечалось, что в Азово-Черноморском регионе практически все месторождения УВ локализуются в таких зонах и это учитывается при поисковых работах.

На конференции подверглись критике некоторые доказательства сторонников органической гипотезы происхождения нефти и газа.

В одном из докладов критически рассматривалась оптическая активность нефти как доказательство органического её происхождения. Филиппи в 1977 г. показал, что определение оптических свойств нефти в целом лишено смысла. В одном образце одновременно могут присутствовать левовращающие, правовращающие и невращающие или оптически инертные компоненты. Способность нефти вращать плоскость поляризации вправо вторична и обусловлена селективной переработкой левовращающих соединений теми бактериями, которые живут в нефти и питаются ею, в то время как левовращающие компоненты нефти есть ничто иное как остатки самих бактерий. Отсюда вывод: нельзя использовать и биогенные маркеры в нефти, идентичные ей по изотопному составу углерода. Со временем оптические углеводородные соединения превращаются в инертные.

Ряд докладов был посвящен неоднозначности выводов при изучении изотопного состава углерода, его эволюции в процессах дегазации и дифференциации мантии. Так например, М.И. Кучер утверждал, что значение глубинного изотопа δ 13 С меняется в зависимости от окислительно-восстановительной обстановки той среды, куда он попадает. Глубинные магмы содержат более облегченный δ 13 С (со значениями от -28 до -20-17‰), а в поверхностных слоях (то есть в более окислительной обстановке) изотоп может утяжеляться до -7-10‰.

На конференции также рассматривался вопрос об изменении изотопов С при абиогенном и биогенном циклах образования нефтяных УВ. Обращалось внимание на то, что значения соотношений δ 12 С к δ 13 С определяются как исходным углеродом, так и совокупностью всех процессов, участвующих в образовании, преобразовании УВ, их миграции и аккумуляции. Фотосинтез при биогенном цикле сопровождается изотопным фракционированием. Отмечалась зависимость вариаций δ 13 С углерода СО 2 в свободно выделяющихся газах новейшей тектономагматической активности. На активных участках был замерен δ 13 С из СО 2 как облегченный (до –20-21‰), а на пассивных и затухающих участках отмечалось утяжеление изотопа (до –8-10‰).

Серия докладов была посвящена пространственным закономерностям в размещении месторождений нефти и газа и других полезных ископаемых. В одном из докладов обосновывался общий механизм цикличности рудо- и нефтеобразования с геодинамических позиций, а также общие черты в пространственном их размещении. Рассчитывалась сеть по отношению к определенным полюсам в разное геологическое время на поверхности Земли. По сетке закартированы газонефтеносные меридианы и параллели, близкие к поясам нефтегазонакопления А. Хаина.

В докладе Смирновой М.Н. рассматривались кольцевые структуры — Уренгойская, Южно-Каспийская, Грозненская, Южнобаренцовоморская как очаги, каналы вертикальной миграции УВ флюидов. Их происхождение автор связывает с внедрением астенолитов. Высота астенолита, по её данным, на Уренгойском газоконденсатнонефтяном месторождении составляет 70-74 км. Его внедрение в мантию оказывает диффузионно-фильтрационное воздействие и в итоге способствует нефтегазонакоплению: чем выше внедряется астенолит, тем больше растяжение и погружение, тем мощнее осадочный чехол и больше аккумулируется УВ.

Кочетков О.С. рассматривал концентрацию углеводородных скоплений в «критических» центрах, возникающих на пересечениях меридианов и параллелей, где происходят максимальные деформации земной коры при роторном вращении Земли (Калифорнийский и другие центры).

Шпильман А.В. в своем докладе отмечал волновой характер в размещении месторождений нефти и газа в крупнейшей Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Бембель Р.М. и другие авторы обращали внимание на связь между расположением месторождений с высокой плотностью запасов УВ и субвертикальными зонами деструкций на территории Западной Сибири.

На конференции были предложены новые технологии поисков и оценки перспектив нефтегазоносности. Рейнер Г.И. с соавторами рекомендовали проводить оценку перспектив нефтегазоносности с использованием двух независимых между собой методических подходов: изучение особенностей строения коры по комплексу геолого-геофизических данных и специализированный подход к обработке космических снимков для выявления тектонической раздробленности земной коры (на примере территории республики Дагестан).

Технология оценки перспектив следующая: изучаются параметры глубинного строения — мощность земной коры, высоты рельефа, их контрастность, аномалии силы тяжести, тепловой поток, мощность осадочного чехла. Территория разбивается на ячейки размером 20’·30’, с указанием параметров по каждой ячейке. Для обработки используется кластерный анализ, он позволяет в многопризнаковом пространстве объединить в один кластер ячейки, близкие по своим геолого-геофизическим характеристикам. На территории Дагестана выделено 147 элементарных ячеек, которые объединялись в 95 кластеров. Выбирались «учителя» – ячейки на территории Дагестана и окружающей его площади с реально открытыми месторождениями нефти и газа. Составлялся «Каталог ячеек–учителей» и проводилось сопоставление ячеек-учителей с прогнозируемыми ячейками. Соотношение составляло 1:2. Дешифрирование космических снимков сводилось к тотальному дешифрированию, выявлению всех линейных элементов земной поверхности и созданию линеаментной сети. По специальной программе рассчитывалась тектоническая раздробленность на различных глубинах. Далее линеаментная сеть накладывалась на карту, где выделялись ячейки, прогнозируемые по параметрам глубинного строения как перспективные. В качестве первоочередных для поиска нефти и газа выделялись перспективные ячейки, пересекаемые линеаментами.

На конференции была поднята проблема о возможном восполнении запасов нефти и газа в разрабатываемых месторождениях в связи с большими расхождениями конечной добычи от подсчитанных начальных запасов. Следует отметить, что доказательств правильности оценок начальных запасов нет. Возобновляемость ресурсов нефти рассматривалась на примере Татарского свода (доклад Муслимова Р.Х.) и других регионов России (доклад Корчагина В.И. и др.). Докладчики отмечали, что небольшие по запасам месторождения нефти и газа эксплуатируются длительное время и на поздних этапах разработки уровень добычи, снизившись до 10-20%, стабилизируется: есть скважины с накопленной добычей нефти в несколько десятков миллионов тонн и длительно сохраняющих высокие дебиты. Получение нефти из фундамента, значительно глубже его кровли, выявление многочисленных зон проницаемых пород в фундаменте (до 60 в скв.20009 Ромашкинского месторождения) докладчики связывают с ювенильными глубинными флюидами, дегазацией Земли.

В некоторых докладах рассматривались следы дегазации Земли в породах, выявленные при изучении литологии разрезов. Колокольцев В.Г., анализируя текстуры «конус в конусе» в карбонатных линзах, пришел к выводу, что их появление связано с вещественным составом тепломассопотоков и динамикой среды. Докладчик отмечает, что основания конусов всегда обращены в сторону низкой температуры. Аналогичное происхождение имеют и некарбонатные аналогии подобных текстур – циркон-лейкоксен–кварцевые и кварцевые конусы. Текстурными индикаторами в породах являются флюидные трубки, отличающиеся от биотурбитных текстур сохранившимися в них реликтами исходных осадочных пород с ненарушенными первичными структурно-текстурными признаками, и флюидные многогранники кремнеземного состава, обнаруживаемые в разнообразных осадочных породах от ордовика до девона включительно, например на Среднем Тимане, часто в парагенезе с самородным золотом и алмазами. Кропоткин П.Н. ранее отмечал в разрезах осадочного чехла «сульфидные столбы», несущие мантийную ассоциацию металлов и трассирующие газовые каналы миграции.

Заканчивая рассмотрение основных проблем и вопросов, связанных с дегазацией Земли, хочется еще раз подчеркнуть главную идею обсуждаемых докладов. Сегодня, учитывая огромные масштабы дегазации Земли, нельзя изучать генезис и вести поиск залежей нефти и газа без учета возможно абиогенного синтеза углеводородов. Анализ путей миграции глубинных флюидов, зон разгрузки глубинной энергии позволит разработать новую стратегию поиска залежей нефти и газа и нестандартно подойти к оценке запасов углеводородного сырья.

Важно, что на конференции при обсуждении докладов отмечалось сближение органической и неорганической концепций генезиса нефти и газа. Рассмотрение двух источников углеводородных систем вызвало среди участников конференции одобрение.

Наука и техника

Необычные явления

Мониторинг природы

Авторские разделы

Открываем историю

Экстремальный мир

Инфо-справка

Файловый архив

Дискуссии

Услуги

Инфофронт

Информация НФ ОКО

Экспорт RSS

Полезные ссылки

Важные темы

1. Озонная методика и результаты изучения глобальной дегазации.

Предлагаемая методика позволяет на экране компьютера увидеть выделение водорода на планете в режиме реального времени (Сывороткин, 2006а). Методика базируется на «водородной» концепция разрушения озонового слоя, подразумевающей синхронность процесса усиления водородной дегазации и снижения общего содержания озона (ОСО) над центром дегазации (Сывороткин, 1993, 2002). Таким образом, отрицательные аномалии общего содержания озона на картах ОСО рассматриваются как следы водородных выбросов.

Водородная концепция разрушения озонового слоя основана на предположении о возможности взаимодействия эндогенных флюидов - водорода и метана со стратосферным озоном. Легкие газы, выделившиеся из глубин Земли на ее поверхность, быстро поднимаются до стратосферных высот, где активно реагируют с озоном. Водород и метан - озоноразрушающие газы. Водородный цикл разрушения озона, открытый в 1965г., включает в себя более 40 реакций и прерывается с образованием воды. Вода на стратосферных высотах застывает с образованием стратосферных облаков. С точки зрения химии, наша гипотеза не является оригинальной. Мы лишь привлекаем внимание специалистов к геологическим источникам озоноразрушающих газов, которые ранее не учитывались специалистами в области химии атмосферы. Глубинные потоки водорода, метана, азота и часто сопровождающего их гелия и других газов - объективная реальность, подтверждаемая инструментальными измерениями. Важной особенностью процесса глубинной дегазации является неравномерность его, как во времени, так и в пространстве. Основной поток глубинных восстановленных газов разгружается в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов (Войтов1986), что дает нам право называть их главными каналами дегазации Земли (рис 1).

Рис. 1. Основные стволы Мировой рифтовой системы - главные каналы глубинной дегазации (Сывороткин, 1997).

Рассмотрим размещение наиболее устойчивых планетарных озоновых аномалий и их геологическую позицию. Веским аргументом в пользу водородной концепции разрушения озонового слоя является местоположение озоновых аномалий, а точнее их геологическая позиция. Географический параметр прекрасно задокументирован, т.к. ИСЗ с озонометрической аппаратурой на борту практически ежедневно поставляют планетарные карты общего содержания озона (ОСО). Измерения ОСО из космоса проводятся с 1978г. со спутников Nimbus-7 по 1993г, Метеор-3 (1991-1994), ADEOS (1996-1997г.г.), EarthProbe (1996г. - 2005г. OMI (2006г. - настоящее время) приборами ТОМС по поглощению солнечного света в ультрафиолетовом диапазоне.

Кроме того, мониторинг ведется приборами SBUV GOME со спутников NOAA и ERWS-2, определяющими ОСО по поглощению в инфракрасной области солнечного спектра. Измерение ОСО также регулярно производится более чем на 150 наземных озонометрических станциях, причем наблюдения на швейцарской станции Ароза были начаты в 1926г. Сказанное выше означает, что к настоящему времени накоплен огромный массив данных о конфигурации планетарного поля озона и его ежесуточных трансформациях, однако с геологической точки зрения эти карты никто не рассматривал.

Напомним, что в рамках нашего метода особенности планетарного поля ОСО интерпретируется как временные и пространственные характеристики водородной дегазации.

Общеизвестно, что Антарктика - регион, над которым озоновый слой испытывает наиболее сильное и частое разрушение. Мы объясняем это тем, что срединно-океанские хребты (рифты) максимально сближаются возле Антарктиды, где и сливаются в единый Циркумантарктический рифт (сливаются, обращаем особое внимание) своими южными, т.е. более активными, более разогретыми сегментами (см. рис. 1). Таким образом, Антарктида - это участок планеты, над которым суммируются наиболее обильные потоки восстановленных флюидов. Другими словами, атмосфера над Антарктидой подвержена максимальной в земных условиях продувке природными озоноразрушающими газами, поэтому эффект разрушения озонового слоя выражен наиболее сильно именно здесь. Внутри самой Антарктиды также можно ожидать эффекта разгрузки (подледной) глубинных флюидов. Наибольшая эндогенная активность Антарктиды отмечается на продолжении основных стволов океанских рифтов (рис. 2).

Рис. 2. Южное полярное сочленение основных стволов мировой рифтовой системы (Черное - материки; белое - океаны; крапом - рифтовые зоны).

Принципиально важные для водородной концепции результаты были получены в ЦАО Росгидромета под руководством В.И.Бекорюкова (Атлас…, 1990). Здесь были проанализированы все ряды наблюдений мировой наземной сети озонометрических станций с целью выявления тех из них, где наиболее часто регистрировались пониженные значения ОСО. В результате проведенных исследований установлены три наиболее устойчивых озоновых минимума Северного полушария - о.Исландия, Красное море, Гавайские острова (рис.3). Нетрудно заметить, что все названные пункты максимально удалены от промышленных районов, но являются наиболее активными участками рифтовых систем - центрами толеитового вулканизма. Они отличаются интенсивной современной вулканической деятельностью, которая сопровождается потоками восстановленных газов.

Рис.3. Области минимального содержания озона в атмосфере Северного полушария Земли в октябре (усредненные данные мировой сети озонометрических станций (по В.И. Бекорюкову и др.). 1 - области минимального содержания озона: I - Исландия, II - Гавайские острова, III- Красное море; 2 - общее содержание озона в Д.Е.

Важная особенность этих центров - чрезвычайно высокие отношения изотопов гелия 3 He/ 4 He, равные n.10 -5 (Поляк и др., 1979), что указывает на глубинную природу газовых потоков и (или) молодость дегазирующей системы.

Долгое время считалось, что озоновый слой в экваториальной зоне планеты отличается стабильностью, а разрушение его происходит только в полярных районах. В начале 1998г. специалистами ЦАО Росгидромета при обработке спутниковых данных был выявлен целый ряд отрицательных аномалий поля ОСО в экваториальной зоне (рис.4).

Рис. 4. Области аномально низкого содержания озона в близэкваториальной зоне в январе 1998г. (Воздействие…, 1998). 1 - области отрицательных аномалий ОСО; 2 - отклонение ОСО от среднемесячной нормы в единицах стандартного отклонения.

Центр наиболее мощной озоновой аномалии, где среднемесячный дефицит ОСО достигал 30%, абсолютно точно расположился над наиболее активной зоной Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП). Здесь в 15-20 градусах южнее экватора на дне океана еще в 1979г. были обнаружены 9 водородных источников (Welham , Graig, 1989), в осевой части ВТП фиксируется аномально высокий даже для срединно-океанских хребтов тепловой поток. Это участок высокой сейсмической активности, здесь же инструментально измерена самая высокая скорость спрединга, достигающая 15-24 см/год(Walker, 1995). Отношения изотопов гелия в газовых эманациях достигают здесь величин n х 10-5 (Поляк и др., 1979).

Уникальность этого участка ВТП привлекает внимание ученых. В 1994 году американо - французско - японская экспедиция обнаружила здесь самую мощную в мире действующую парогидротермальную систему. В районе 17°ю.ш. выполнен Международный геофизический эксперимент MELT - (Электромагнетизм и томография мантии) (Forsyth, 1998). Сейсмические исследования показали, что зона аномально низких скоростей распространяется до глубин 150-200км. Электромагнитные исследования установили электропроводность мантии до глубин 180-200км. Низкоскоростной район прослеживается на запад от хребта на расстояние 250км, а на восток только на 100км. Самые низкие скорости наблюдаются не точно на оси хребта, а несколько западнее его. Приведенные данные указывают на присутствие здесь огромного мантийного магматического очага.

Озоновые аномалии над территорией России образуют пять обособленных групп, четыре из которых имеют явно выраженную меридиональную ориентировку. Перечислим их с запада на восток: Урало-Каспийская, Западно-Сибирско-Памирская, Восточно-Сибирская, Сахалино-Индигирская. Пятая обособленная группа центров расположена над северо-западом европейской части России. Она относительно изометрична в плане. Ее можно назвать Беломоро-Балтийской или Скандинавской. Основная часть центров аномалий ОСО расположена здесь над Белым морем и Кольским полуостровом.

На рис. 5 а изображены центры озоновых аномалий. Анализ данной карты позволяет сделать вывод о тектоническом контроле положения центров отрицательных аномалий поля ОСО. Контролирующие структуры - дегазирующие зоны субмеридиональных разломов. В их пределах разными авторами, в разное время и разными методами были зафиксированы повышенные потоки глубинных газов: водорода, метана, гелия, радона и др. Водородно-метановые источники обнаружены на Кольском полуострове, вокруг оз. Байкал, в кимберлитовых трубках Якутии, на Урале, в Прикаспии, на плато Устюрт и других местах. Сравнение этих данных с картой центров озоновых аномалий убедительно показывает наличие источников водорода в регионах, над которыми наиболее интенсивно разрушается озоновый слой. Об этом говорят данные по Восточной Сибири, где большие концентрации водорода обнаружены в кимберлитовых трубках Удачной, Юбилейной, Айхал, Мир. Трубки эти приурочены к системе глубинных субмеридиональных разломов (Геология и генезис…, 1989).

Рис. 5 а) Центры озоновых аномалий над территорией России. b). Разломные зоны меридионального простирания на территории бывшего СССР

Особенно интенсивно происходит выделение водорода в трубке Удачная. Здесь его дебит достигал 10 5 м 3 /сут (1150л/с), причем в составе струи на долю водорода приходилось до 56%, а остальное на метан, так что совокупный дебит озоноразрушающих газов был еще больше (Кривцов, 1968). Описанное явление водородно-метановой дегазации кимберлитовых трубок объясняет процессы интенсивного разрушения озонового слоя над данной территорией. К югу от этих районов интенсивные выделения водорода известны вокруг оз. Байкал. Так, в Тункинской долине и на р. Селенге на его долю в составе газовых струй приходится до 70-95 об.% (Щербаков, Козлова, 1988), что также объясняет феномен обширнейшей озоновой аномалии, которая была зарегистрирована над Россией в феврале 1995г. Ее центр располагался над Байкалом, а западный край достигал Крымского полуострова.

Таким образом центры наиболее мощных озоновых аномалий планеты располагаются над зонами и центрами водородно-метановой дегазации: рифтовыми и разломными зонами или узлами их пересечения, а также центрами современного толеитового и щелочного вулканизма, или древнего ультращелочного (кимберлитового) вулканизма.

2. Экспериментальная проверка водородной концепции, лежащей в основе методики

Любая гипотеза имеет право претендовать на звание научной только в том случае, если может быть сформулирован метод ее экспериментальной проверки (принцип верификации). Для проверки вышеописанной гипотезы предложено (Сывороткин, 1996) организовать мониторинг выделения водорода в известных центрах дегазации, с тем, чтобы установить корреляцию между выбросом водорода и падением содержания озона над данной территорией. Синхронность этих процессов - усиления водородной дегазации и падения общего содержания озона должна означать правоту водородной концепции. Для такой проверки нами, при помощи старшего научного сотрудника Геологического института КНЦ РАН (г. Апатиты) В.А. Нивина был организован мониторинг концентрации подпочвенного водорода.

Хибинский щелочной массив является идеальным местом для постановки такого эксперимента, он давно известен как активный центр метановой и водородной дегазации (Икорский и др.,1992) и легко доступен, т.к. на нем ведется добыча полезных ископаемых.

Кольский полуостров по данным Мурманской озонометрической станции и спутникового мониторинга ОСО, является регионом, над которым часто разрушается озоновый слой. Так за период с 1991г. по 2000г. с дефицитом озона оказались 17 месяцев, при этом суммарная потеря озона составила 257% (Сывороткин, 2002). Среди 42-х озонометрических станций России и сопредельных территорий Мурманская по этому показателю стала 4-ой после Якутска, Иркутска и Ханты-Мансийска. Для измерения концентрации подпочвенного водорода использовался газоанализатор, разработанный в МИФИ под руководством профессора И.Н.Николаева. Прибор установлен в помещении сейсмостанции на руднике Кукисвумчорр, что обеспечивает стабильный режим температуры и влажности, устойчивое питание и сохранность. Место выбрано с учетом данных о дегазации Хибинского массива, полученных в результате водородной съемки, проведенной нами в 2002-2004г.г. в рамках проекта ИНТАС 01-244 (Сывороткин, 2006). Сейсмостанция находится в зоне пересечения концентрической разломной структуры - «Апатитового кольца» и радиального разлома, что обеспечивает здесь наиболее интенсивную дегазацию.

26-27 апреля 2005г. в полнолуние водородный датчик показал значительные пики концентрации водорода. В эти же дни значимое (до 375 Д.Е.) снижение ОСО было зафиксировано на озонометрической станции Мурманск.

Узкая зеленая полоса идущая из С.Атлантики через Кольский п-ов до Урала и есть наша аномалия. Линейность прямо указывает на приуроченность к тектонической дегазирующей структуре. В пределах европейской России на протяжении 1800 км ей отвечает Варангер-Канино-Тиманский складчатый пояс позднедокембрийского (байкальский) времени заложения, а точнее, отделяющий его от остальной части Восточно-Европейской платформы, долгоживущий глубинный разлом.

Таким образом, концепция подтверждена экспериментально, т.к. получен результат, вытекающий из основных ее постулатов и предсказанный 10 лет назад. И «водородная» гипотеза разрушения озонового слоя в апреле 2005г. стала претендовать на право называться теорией.

3. Количественные оценки выделяемого водорода.

Наиболее полным обобщением эмпирических данных о газовых потоках в различных геологических структурах Земли является работа Войтова (Войтов Г.И. Химизм и масштабы современного потока природных газов в различных геоструктурных зонах Земли // Журнал Всесоюзн. хим. общества. - 1986. - Т.31. - № 5. - С.533-539.). В ней суммарный годовой поток водорода с поверхности Земли оценивается в 6,084Тг, причем 4,48Тг, или три четверти, выделяется в срединно-океанских хребтах. Несомненно, что вышеприведенная оценка суммарного потока водорода является заниженной, т.к. водородная дегазация в океане изучалась всего лишь в нескольких пунктах. При этом наиболее активной дегазация должна быть в рифтовых зонах на дне океанов в высоких южных широтах, т.е. вблизи Антарктиды, где по данным геофизических исследований (Андерсен, Дзевонский, 1984) мантия наиболее разогрета. Изученность же водородной дегазации именно здесь нулевая.

Надо также иметь ввиду, что глубинная дегазация процесс импульсный, т.е. для его количественной оценки нужны долговременные ряды наблюдений. Однако о масштабах водородной дегазации можно судить по оценкам дегазации метана, который в сопоставимых количествах является спутником водорода в глубинных потоках, но в отличие от последнего, изучен намного лучше.

Годовой поток глубинного метана оценен Г.И. Войтовым в 223,51Тг. В 1993 году в журнале «Природа», мы указали на существенную недооценку эндогенной составляющей метанового потока в атмосферу и завышенную оценку биогенного метана. Там же были приведены наши оценки годового потока глубинного метана (4500Тг) и 500Тг биогенного, основанные на соотношении изотопов углерода в атмосферном метане, которые позднее (Сывороткин, 2002) были скорректированы с учетом новейших изотопных данных до 2500-3000Тг/год. В более поздней работе Г.И. Войтов также на основании изотопии углерода атмосферного метана тоже пришел к выводу о том, что общепринятые оценки общего потока метана занижены в сотни раз. Подчеркнем, что сказанное относится и к потоку водорода, естественному спутнику метана в реальных газовых струях. Модельные расчеты, выполненные В.В. Адушкиным с коллегами (1997) показали, что глобальная скорость образования метана должна быть равна 2500 - 9000Тг, что, по их мнению, в среднем в 5-6 раз превышает поток биогенного метана, «…что заставляет искать более мощные источники метана в Земле».

Итак, по вышепроанализированным данным эндогенный поток озоноразрушающих газов (водорода и метана) в атмосферу исчисляется первыми тысячами террограммов (миллионов тонн).

4. Временные закономерности водородной дегазации Земли.

Процесс выделение глубинных газов крайне неравномерен не только в пространстве, но и во времени, т.е. эндогенная дегазация имеет импульсный характер. Мощность газовых выбросов может спонтанно увеличиваться в миллионы раз, а площадь такого газодинамического возмущения может охватывать сотни тысяч квадратных километров (Осика, 1980; Маракушев, 2004; Карпов и др, 1998). Часто усиления газовых выбросов связаны с сейсмическими событиями (Тертышников, 1999). Примером может служить озоновыые аномалий над Зондским архипелагом в момент катастрафического цунамигенного землетрясения.

Рис.7. Центры озоновых аномалий над Зондским архипелагом в момент катастрафического цунамигенного землетрясения в Индийском океане 26.12.2004г. (Крайний западный центр расположен непосредственно над эпицентром землетрясения).

Общепланетарная временная закономерность (по данным спутниковых карт ОСО) - усиление выделения водорода в конце года, что можно объяснить гравитационным влиянием Солнца на жидкое ядро Земли в перигелии околосолнечной орбиты. Интересно, что в афелии максимально проявлена частота вулканических извержений (Белов, 1986), т.е. «горячая» дегазация планеты. Возможно, что в крайних точках элиптической орбиты не только наиболее значима разница в гравитационном воздействии, но и происходит «коробление» планеты с раскрытием разломных структур из-за смены знака ускорения.

Наблюдается так же связь дегазации с другими космическими ритмами, связанными с характером движения Земли в околосолнечном пространстве - суточный и полусуточный (вращение Земли вокруг собственной оси); (7.2 и 13,9 суток) - лунные фазы. Объясняются они гравитационным воздействием Луны на земное ядро - главный резервуар планетарного водорода. «Шевеление» внутреннего твердого ядра в жидком приводит к усилению выбросов водорода. Короткопериодные вариации усиления импульсов дегазации коррелируют также с вариациями скорости вращения планеты.

5. Вероятный источник глубинного водорода.

Проблема источника потоков глубинного водорода крайне важна с точки зрения поисков его месторождений, а, главное, перспектив его добычи. Однако вопрос этот дискуссионный, в литературе представлены три точки зрения о глубинности источников водорода:

А) Коровая, относительно недавно отечественные ученые обратили внимание на выделение свободного водорода на срединно-океанических хребтах. Объяснение - процессы серпентинизации (ГИН РАН, ГЕОХИ РАН), реакции железосодержащих минералов с морской водой (ИО РАН).

Б) Мантийная - водород, также как и другие газы выделяется в процессе «зонной плавки» мантии (Виноградов, 1964).

В) Ядерная - источником водорода является внешнее ядро Земли Земли (Ларин, 1991; Маракушев, 1999; Ритманн, 1964 и др.).

Озонная методика позволяет прояснить и этот вопрос. В Антарктике часто синхронно возникают несколько линейных аномалий, идущих от Южного полюса до тропических широт над срединно-океанскими хребтами, что указывает на источник водорода - жидкое ядро Земли. Это очевидно, т.к. ни один из вышеперечисленных механизмов образования глубинного водорода (зонная плавка, серпентинизация, реакции с железом) не способен синхронно «включаться и выключаться» в течение часов и первых суток в рифтовых структурах сразу в двух-трех океанах и на протяжении тысяч километров. Такой эффект способен вызвать только единый источник, т.е. ядро Земли. О том же говорят и космические ритмы газового дыхания планеты, выявленные нами на Хибинах.

Ограничения озонного метода изучения водородной дегазации связаны, в первую очередь, с разнообразием процессов формирующих озоновый слой планеты, как конструктивных, так и деструктивных. Главными из них являются динамика атмосферы, флуктуации магнитного поля Земли (Кондратович и др., 1988), флуктуации солнечной активности, вулканические извержения.

При количественной оценке газового дыхания планеты они являются помехами, их нужно (и можно) учитывать. Но на качественную картину они существенно не влияют. Исключением является только зона внутритропической конвергенции, где интенсивные пассатные потоки часто «размазывают» водородные выбросы, маскируя их локализацию, т.е. местоположение центров дегазации. Однако среди тысяч карт ОСО присутствует много таких, где эта локализация отчетливо проявлена.

Нужно понимать, что водородный след в озоновом слое это результат сочетания мощности выброса и интенсивности воздушной динамики. Крайние случаи: мощный выброс + спокойная атмосфера = отчетливая отрицательная аномалия ОСО; слабый выброс + сильный ветер = отсутствие аномалии. Все остальные случаи - вариации между крайними.

Технологически обусловленным недостатком спутниковых карт является отсутствие данных для полярных регионов в зимний (темный) период, т.к. приборы ТОМС работают «по солнечному свету». Но этот недостаток покрываются картами ОСО, составленными по данным наземных станций, большинство которых (зарубежных) оснащено приборами, работающими и по лунному свету.

6. Выводы

В озонном поле Земли находят четкое отображение тектонические структуры различного масштаба. Планетарные, протяженностью в несколько тысяч километров, например, участки срединно-океанических рифтов; региональные - сотни километров (разломы, рифты, грабены, зоны кимберлитового магматизма). Минимальными различимыми геологическими объектами являются отдельные магматические массивы, например, Печенга на Кольском полуострове.

Информация, которую дает предлагаемая методика, заключается в локализации центров глубинной дегазации, возможности оценки ее (дегазации) интенсивности, выявление временных закономерностей в масштабе планеты. Регионы наиболее интенсивной (по частоте выбросов) дегазации - Зондский архипелаг и Тихий океан, Антарктика, особенно приантартический участок ВТП, северный участок САХ, северный (континентальный) участок ВТП, Северо-Восточная котловина Тихого океана.

По мощности газовых выбросов (глубине озоновых аномалий) лидирует Антарктида, затем Северная Атлантика, рифтовые структуры Северного ледовитого океана и Западная Европа. Здесь активно дегазирующими структурами являются Рейско-Ливийская рифтовая зона и, особенно, рифтовые структуры Балтийского моря, в первую очередь, Ботнический залив.

Наиболее перспективными регионами для добычи водорода являются: в мире - Антарктида, в З. Европе (Ботнический залив, грабены Осло, Рейнский, Рона). В России - алмазные трубки Сибири, в первую очередь трубка Удачная, на которой, как отмечалось выше, уже регистрировались аномально высокие потоки водорода; в европейской части - магматические массивы Кольского полуострова, в первую очередь, Печенга (Никель), далее Хибинский и Лавоозерский и Кандагубский. Перспективным для поисков является и северная часть Воронежской антиклизы (сопредельные районы Воронежской и Липецкой областей). Этот район выделяется как центр разрушения озонового слоя, по частоте образования аномалий ОСО, т.е. по выбросам водорода он занимает второе место после Якутского центра! Источником водородных выбросов здесь могут быть погребенные кимберлитовые трубки.

По материалам Отчёта в рамках программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 14 за 2009 год
Раздел 1.3.1 «Оценка перспектив выявления промышленных скоплений эндогенного водорода в литосфере» . Руководитель проекта: директор ГГМ РАН, доктор г.-м.н. Белов С.В.

По мнению экспертов без инновационных прорывов в этих областях позитивное развитие человеческого сообщества невозможно.

Давайте помечтаем о том, что нам нужно для комфортного существования?

Прежде всего:

Тепло и пища (то есть, энергия и продовольствие);

А также уверенность в том, что все это без всяких сбоев будет не только завтра, но и в обозримом будущем;

Дороги в России всегда будут проблемой, поэтому обязательно, чтобы пища производилась близко к местам проживания, и стоила много дешевле, чем сейчас;

И чтобы энергия также производилась в местах обитания и стоила дешево;

И чтобы все это нисколько не разрушало окружающую среду, а напротив, способствовало улучшению экологии;

И желательно, чтобы эта благодать распространялась не на отдельное поместье или элитный поселок, а на обширные регионы с большой численностью населения.

Но возможна ли такая райская благодать?

Как говорят в Одессе - «Вы будете долго смеяться», но все это можно осуществить прямо сейчас. И для этого не нужно ничего изобретать принципиально нового. Всё уже есть! И чтобы получить все это - нужно только найти пути и способы организоваться.

Дорогой читатель, если Вы пробежали глазами написанное выше, то у Вас, скорее всего, появилось желание сразу же выбросить этот текст в мусорную корзину, и не тратить свое время на всякие примитивные благоглупости. Однако не торопитесь, далее в тексте приводятся и обсуждаются только эмпирические факты.

Все, написанное ниже, вытекает из концепции «Изначально гидридной Земли», успешно защищенной в качестве докторской диссертации в Москве в ведущем НИИ АН СССР в 1988 году.

С этой концепцией можно ознакомиться в интернете по книгам: В. Ларин «Наша Земля», изд. 2005 года, (http://hydrogen-future.com/ear... V. Larin “Hydridic Earth …”, Canada, Calgary, 1993.
Фото В. Ларина в заголовке статьи.

Энергетика

Главным следствием концепции «Изначально гидридной Земли» является дегазация водорода из глубинных зон планеты, которая должна происходить циклами. До недавнего времени масштабы этого явления (на современном этапе развития планеты) не были определены по следующим причинам.

Во-первых, в рамках традиционной модели планеты (ядро - железное, остальное - силикатное) этого не может быть в принципе. А кто же будет искать явление, которого не должно быть? Поэтому не только не искали, но даже не задумывались.

Во-вторых, исключительно трудно отобрать представительную пробу водорода в какую-либо емкость (для последующего анализа в лаборатории).

При диффузии в газовой среде и при комнатной температуре молекулы кислорода и азота проходят в секунду примерно 20 см, тогда как водород - более 2 метров, т.е. концентрации водорода очень быстро «растекаются» в атмосфере. Поэтому, если ты не ожидаешь высокого содержания водорода в газовой смеси, и не продумаешь - как его удержать при взятии пробы, то ты его и не поймаешь, или поймаешь следы.

В начале 2000-ных годов в России были изобретены уникальные водородные газоанализаторы (авторы - И.Н.Николаев и А.В.Литвинов - МИФИ). Для этих приборов мы создали методику, позволяющую определять концентрации водорода в подпочвенном воздухе непосредственно в полевых условиях.

Наши экспедиционные работы по водороду начались в 2006 году и продолжаются до сих пор.

Исследования выявили в центральных регионах России струи и потоки глубинного водорода, идущие по водородо-проводам (вертикальным трубообразным зонам), которые на поверхности образуют «кольцевые структуры проседания» в современном рельефе планеты.

Эти «кольцевые структуры» хорошо читаются на космических снимках, особенно там, где распространены черноземные почвы (рис. 1). В настоящее время мы можем утверждать, что водородная дегазация - явление глобальное.

Рис.1. Липецкая область. На снимке из космоса прекрасно видны молодые кольцевые структуры проседания, образованные на выходах водородных струй. Размеры таких структур варьируют от первых сотен метров до нескольких километров. Диаметр кольца в левом верхнем углу снимка около 600 метров.

Образование этих структур сопровождается отбеливанием чернозёмов (уничтожением гумуса в почве) и гибелью лесозащитных полос. Последнее явно свидетельствует о совсем недавнем (современном) заложении этих структур. Площадь территории на снимке около 900 га (или 9 км2).

Можно фантазировать относительно того, что скрывают водородо-проводы на глубине. Скорее всего, это будут: либо водород, либо вода, либо нефть и газ. Возможно все сразу, только каждый «продукт» в своем диапазоне глубин. Но в молодых структурах водород присутствует обязательно (это показывают наши приборы). В ряде случаев нам удавалось сделать замеры в свежем карьере с глубины 4-5 метров, и рядом на поверхности.

Русская платформа имеет выходы водорода во множестве мест (можно сказать - повсеместно), а водород - прекрасный энергоноситель. На этой основе можно организовать децентрализованное энергоснабжение, которое будет неуязвимо перед стихийными бедствиями и террористическими актами. Предложения по этому поводу уже несколько лет опубликованы на сайте http://hydrogen-future.com .

Касательно наших попыток осуществить это на практике: документ приходит большому чиновнику, он передает его рецензентам - сторонникам традиционной модели Земли, те говорят - с их научной точки зрения «этого не может быть, потому что не может быть никогда», и вопрос закрыт.

Оставалось надеяться на «Его Величество - Случай» и на «широкую доступность информации в Интернете». В конце концов, нашлись люди, готовые рискнуть финансами, им было интересно узнать - неужели такое реально? Мы составили заявку на лицензию для бурения, отдали ее в «Департамент по недропользованию по центральному федеральному округу (ЦЕНТРНЕДРА)».

Вскоре нас пригласили в это ведомство, где большой чиновник - Зам. Начальника, вежливо сообщил - «В разрешении на бурение вам отказано».

Мы - «По какой причине?»

Чиновник - «Потому что водорода нет в перечне полезных ископаемых!»

Мы - «Так внесите!»

Он - «Это не в моей компетенции».

Мы - «А кто может это сделать?»

Он - «Я не могу вам этого сказать».

Скорее всего, в этом инциденте нет никакой закулисной политики, а просто сказалось естественное во все времена стремление чиновника ничего не делать, если нашлось «законное основание» уклониться от работы.

Однако через несколько месяцев после этой «увлекательной беседы» пришло сообщение из Калгари (Канада), где концепция «Изначально гидридной Земли» хорошо известна, поскольку именно там она была опубликована в 1993 году на английском языке - «Hydridic Earth …».

Добрый день, Владимир Николаевич.

Наша компания Chapman Petroleum Engineering Ltd. (Канада, г.Калгари) осуществляет поддержку в обустройстве водородной скважины в Мали, принадлежащей компании Petroma SA. Изначально, много лет назад, скважина была пробурена в поисках воды, но потом решили бурить дальше, и обнаружили газ. Мы в этом году протестировали эту скважину и подтвердили, что выделяемый газ является водородом на 99%.

Мы установили водородный электрогенератор, который успешно работает и вырабатывает электричество для малийской деревни, в которой находится скважина. Это больше не является коммерческой тайной, вы можете посмотреть видео материал здесь: http://www.petroma-mali.com . Я думаю, что это вызовет у вас интерес, и пожалуйста, вы можете писать мне или по-английски координатору проекта

Денису Бриеру. Мы будем очень рады общению с вами.

С уважением, Светлана Жигатова

Lana Simeons (Zhigatova), Office Manager Chapman Petroleum Engineering Ltd.,Calgary

Таким образом, наш прогноз о возможности децентрализованного энергообеспечения на основе водорода подтвержден на практике. И очень жаль, что нам не разрешили сделать это в России.

Небольшая ремарка к сказанному. Наши оппоненты постараются найти (и найдут! кто бы сомневался) «научное» объяснение и глобальному явлению водородной дегазации планеты, и существованию локальных струй водорода, которые можно использовать для энергоснабжения.

Но одно дело - правильно предсказать неизвестные ранее явления, это значит, что концепция работает. И совсем другое - объяснять задним числом факты, обнаруженные вопреки твоим ожиданиям, внося при этом некоторые дополнительные «усложнения» в свои теоретические представления - это означает, что бытующая «теория» не работает, и у неё нет предсказательной силы.

В настоящее время весь Мир мечтает о водородной энергетике. Однако никто не знает - как производить этот водород, чтобы было и дешево и чисто. Но оказывается его не нужно производить, его следует просто брать скважинами, как обычный природный газ-метан. Более того, в рамках нашего понимания планеты, дебит в скважинах, выводящих водород на дневную поверхность, будет сохраняться длительное время - не менее 1000 лет.

И в соответствии с этим, после короткого промежутка времени, когда окупятся затраты на бурение и обустройство скважины, энергоноситель (и энергию) мы будем получать по сути даром. И не где-то там за полярным кругом, а рядом с домом, и нам не надо будет заботиться о путях доставки. Данная ситуация открывает грандиозные перспективы в плане более комфортного обустройства нашей жизни на планете……

Давайте попробуем оценить масштабы водородной дегазации планеты на современном этапе с тем, чтобы понять - стоит ли вообще мечтать о водородной энергетике. С традиционной точки зрения, количество воды на Земле в настоящее время прирастать не может.

Но если сейчас на планете идет дегазация глубинного водорода (рождающего воду), то увеличение объема гидросферы должно быть обязательным. За последние 20 лет уровень океана ежегодно повышался на 3,2 мм. Большинство климатологов объясняют это таянием ледников в связи с глобальным потеплением.

Однако детальные (глобальные!) исследования показали - за счет таяния ледяных покровов можно получить только 1,4 мм ежегодного прироста. Спрашивается - какой процесс каждый год добавляет к уровню океана ещё по 1,8 мм ? У климатологов нет объяснения этому парадоксальному явлению, но в свете водородной дегазации планеты именно так и должно быть (см. также дополнение в конце текста).

Соответственно, данные о динамике прироста воды в мировом океане позволяют нам оценить масштабы этой дегазации. Исходя из цифры (1,8 мм), определяем - сколько для такого прироста необходимо водорода.

Кроме того, водород химически активный элемент и на путях своей инфильтрации преобразует некоторые безводные силикаты и окислы в минералы, содержащие гидроксильные группы (OH)n и воду. Эти новообразования имеют существенно меньшую плотность, и поэтому данный процесс преимущественно идет в самых верхних горизонтах коры, где фактор литостатического давления не играет существенной роли. Точно определить значимость этого явления не представляется возможным.

Но геологический опыт понуждает нас полагать, что на реакции с минералами коры водорода расходуется никак не меньше, чем на пополнение гидросферы, а скорее всего, гораздо больше, допустим больше в 2 раза.

Более того, водород утекает от Земли в космическое пространство. Явление это давно известно, но количественные определения сильно разнятся, и во всех этих определениях подспудно присутствует убежденность исследователей в том, что утекающий водород образуется в результате фотолиза воды от солнечной радиации. Процесс фотолиза имеет место, но масштабы его весьма малы. По этой причине и оценки объемов диссипации водорода от Земли, скорее всего, сильно занижены. Очевидно, в свете водородной дегазации планеты эти оценки придется пересматривать. Поэтому пока мы не будем учитывать диссипацию водорода от планеты.

Итак, если к объему водорода, потраченного (за год) на пополнение океана, приплюсовать водород, ежегодно расходуемый на реакции в коре, то одна сотая доля от этого количества может дать энергии больше, чем мы сейчас получаем от угля, нефти, газа и атомных реакторов. Таким образом, водородная дегазация Земли - процесс действительно грандиозный и, соответственно, мечта о водородной энергетике реальна.

Раньше мы опасались, что водород весь химически связывается в коре, и может находиться в свободном виде лишь только на больших глубинах, и поэтому нам не будет от него никакой энергетической выгоды. Но теперь, после 7-ми лет исследований, мы так уже не думаем, поскольку наши газоанализаторы фиксируют именно газообразный водород в подпочвенном воздухе, по сути, на поверхности планеты. Результаты наших полевых измерений были подтверждены анализом проб на газовых хроматографах.

Водород при инфильтрации сквозь земную кору собирается в компактные струи, в объеме которых он превращает полевые шпаты кристаллических пород в разнообразные глины. При этом же образуется вода, которая выносит образующиеся глинистые частицы из зоны реакции. В результате наводится пористость и кавернозность в кристаллических породах, и они становятся проницаемыми. То есть, струи водорода сами и формируют трубообразные водородо-проводы.

Кислород (для образования воды) забирается водородом в основном из окислов железа. В гранитах и гранитогнейсах кристаллического цоколя платформ содержится мало окислов железа. Поэтому в объемах водородо-проводов этот ресурс быстро истощается. В результате генерация воды прекращается, и водород начинает выходить на поверхность в виде газа, который мы ловим своими приборами.

Продовольствие

В почвах Земли повсеместно живут водородные бактерии, которым не нужен солнечный свет. Они умеют соединять водород с кислородом, и за счет этой реакции получают энергию для своей жизнедеятельности. Из почвенных водородных бактерий хорошо изучена «Hydrogenomonas eutropha».

Это мелкая неспороносная подвижная палочка с полярным жгутиком, образующая колонии желтого цвета. Она очень хорошо растет и способна удваивать свою массу за два часа. Только представьте - один грамм бактериальной культуры помещаете в ёмкость, в которой созданы благоприятные условия для роста, подаете туда водород и через 2 дня имеете тонны биомассы.

При этом полученная биомасса отличается высоким содержанием белка хорошего качества, со всеми необходимыми аминокислотами. Именно на нее возлагаются большие надежды.

По мнению микробиологов - водородные бактерии могут стать основой кормовой базы и пищевой промышленности, не зависящей от климата. В принципе, используя водород и водородные бактерии, цивилизация может существенно сократить свою зависимость от поверхности планеты, от солнечного света, растений и фотосинтеза.

В 70-тых годах прошлого века в СССР проводились широкие работы в этом направлении. Они показали положительные результаты при испытании биологической ценности бактериальной массы и ее кормовой пригодности на сельскохозяйственных животных (см. монографию - отчет: Т. Г. Волова и др., «Производство белка на водороде», 1981).

Биомассой из водородных бактерий прикармливали свиней и кур, они давали нормальные привесы, и в мясе не было никаких аномалий; яйценоскость кур также оставалась стандартной. Была создана технология проточного культивирования водородных бактерий, и в монографии подробно описана конструкция и опыт эксплуатации экспериментальной установки (ферментера), созданной в Институте физики им. Л. В. Киренского СО АН СССР. Однако в начале 80-тых годов эти исследования были прекращены по причине чрезмерно больших затрат энергии на производство водорода (тогда получали его путем электролиза воды).

Инициатором этих исследований был Георгий Александрович Заварзин. Мы с ним встретились весной 2011 года. Узнав про водородную дегазацию планеты, он заявил -

«если данное явление действительно имеет место, то это будет революцией в производстве продуктов питания». И еще Георгий Александрович сказал, что они (микробиологи) в свое время планировали провести работу по селекции водородных бактерий и вывести такую породу, которая позволяла бы напрямую получать полноценную пищу для человека, и якобы у них были все основания надеяться на успех в этом деле.

Георгий Александрович Заварзин: с 23 декабря 1976 - член-корреспондент АН СССР, Отделение биохимии, биофизики и химии физиологически активных соединений, специализация «физиология микроорганизмов», с 29 мая 1997 - академик РАН, Отделение биологических наук. Скончался 6 сентября 2011 в возрасте 78-ми лет.

Стоимость продуктов питания из свинины и птицы в основном определяется стоимостью кормов. Совершенно очевидно, что корма, произведенные на основе водородно-бактериальной технологии, будут стоить во много раз дешевле. Соответственно, и цены будут снижаться.

Итак, в свете водородной дегазации планеты ситуация с кормовыми белками кардинально меняется, и работы в этом направлении следовало бы всемерно стимулировать. Засухи, наводнения, ураганы последних лет явно свидетельствуют о нарастающей нестабильности климата на Земле. Все это чревато большими неприятностями и угрожает наступлением голодных времен для обширных регионов планеты. С помощью водородной пищевой промышленности можно будет совсем не зависеть от климата, и производить пищу хоть под землей. Главное, чтобы была скважина, подающая водород, и ферментер с водородными бактериями.

К сожалению, микробиологи в 70-тых не успели опробовать водородно-бактериальные белки в рыбоводстве. Но если и рыба согласится кушать эти корма, то с водородом мы точно не попадем в голодные времена.

Экология

Одна из проблем экологии - автомобильный транспорт, который потребляет в 3 раза больше топлива в сравнении со всеми электростанциями планеты. Эту проблему полностью снимает автомобиль (вернее, электромобиль) на водороде и топливных элементах. С конца 20-го века все ведущие производители включились в «гонку» по созданию лучшей модели на водороде, и к настоящему времени достигли впечатляющих результатов. В Южной Корее (Hyundai) уже начали производить малыми сериями водородные электромобили. И это понятно: они бесшумны, у них нет выхлопа, и во вне они выделяют только чистейшую воду. Для индустриальной и густонаселенной страны это весьма привлекательно. При этом

КПД этих автомобилей доходит до 80%(!), тогда как у двигателя внутреннего сгорания кпд не более 37%. Подумать только, преобладающая доля энергии у нынешних машин идет на выхлоп в виде удушающих и отравляющих газов (СО2 и СО), и мы с этим живем уже более века.

Однако в мировом автопроме водородное направление до сих пор не получило промышленного развития опять же из-за проблем с производством водорода. Но теперь мы знаем, что его не надо производить, его следует забирать скважинами в местах выходов водородных потоков. Естественно ожидать, что эта новость явится хорошим стимулом для инновационного прорыва, и наши мегаполисы станут тихими и чистыми, и в них можно будет дышать.

Теперь поговорим о минусах

Водородная дегазация планеты является причиной ряда других явлений, которые уже негативно сказываются на среде нашего обитания, а в ближайшем будущем угрожают большими неприятностями и даже катастрофами. Здесь мы кратко обозначим некоторые их этих явлений, но обсуждать не будем. Более детально ознакомиться с ними можно на нашем сайте - http://hydrogen-future.com /

Уничтожение гумуса в черноземах.

Обнаружилось - истекающий водород уничтожает черную гумусовую органику (самую ценную часть чернозема). В черноземах содержится 8-10% гумуса - это длинные органические молекулы сложного состава. По соотношению Н:С они относятся к непредельным углеводородам, в которых за счет углерод-углеродных связей сформированы длинные цепочки, кольца и прочие конструкции.

При наложении водородного потока происходит гидрогенизация гумуса - атомы водорода встраиваются между атомами углерода, длинные молекулы распадаются на короткие фрагменты, которые чаще всего оказываются летучими газами и улетают.

В результате черный почвенный слой осветляется, становится светло-серым или бежевым. Разумеется, при этом резко снижается его продуктивность. Можно видеть брошенные поля с кругами (как на рис. 1), на которых агрономы потеряли всякую надежду что-либо вырастить.

Кроме того, водород губительно влияет на флору непосредственно. В местах выходов водородных потоков гибнут деревья и подлесок, а местами даже перестает расти трава. Нам удалось заинтересовать этой проблемой почвоведов. Они провели полевые и лабораторные исследования, и полностью подтвердили нашу точку зрения.

Явление «быстрый карст» и массовые провалы земли.

Образование карстовых полостей и провалов традиционно принято связывать с просачиванием дождевых и снеговых вод. Но эти воды холодные и, по сути, дистиллированные. Поэтому, у них очень низкая способность растворять карбонаты. В данной связи, карст - принято считать явлением «неспешным», растянутым на геологическое время.

Однако, в свете существования водородных потоков, динамика образования карстовых полостей может быть совершенно иной. Зоны истечения водорода непременно должны обводняться.

Эта вода должна быть тёплой (из-за геотермического градиента) и подкисленной разнообразными кислотами (глубинный флюид всегда несет с собой кислотные примеси). Такая вода весьма охотно «съедает» карбонаты, и таким образом, карст может быть быстрым явлением («быстрым» в рамках продолжительности человеческой жизни, а не геологического времени).

В последние годы средства массовой информации все чаще сообщают о провалах грунта. Раньше такого вроде бы не было.

Взрывные воронки и мощные взрывы типа «сасовского».

В Рязанской области в апреле 1991 года случился взрыв, от которого сильно пострадал город Сасово. По оценке специалистов мощность взрыва была порядка 30 тонн в тротиловом эквиваленте. Однако воронка, обнаруженная в 700 метрах от городской черты, оказалась несопоставимо малой (диаметр - 28 м и глубина - 4 м). Такую воронку можно сделать одной тонной тротила.

Кроме того трава и кусты в непосредственной близости от воронки не пострадали ни от ударной волны, ни от высокой температуры. По характеру ущерба, причиненного городу (вырванные окна и двери зачастую находили снаружи строений), взрыв был «объемно-вакуумный». Такие взрывы возможны только при детонации взрывчатой газовой смеси в атмосфере.

По нашему мнению, событие в Сасосо связано с водородной дегазацией Земли. Нашу версию можно найти по адресу: . Здесь для связности изложения отметим лишь некоторые моменты. Подкисленная и теплая вода (особенно если она хорошо подкислена) в карбонатных толщах обязательно будет сильно минерализованной из-за своей химической агрессивности.

Ближе к поверхности, т.е. в условиях более низких температур и давлений, набранная на глубине минерализованность сбрасывается в виде разнообразных гидротермалитов. В результате верхняя часть водородо-провода закрывается колпаком из плотных минеральных новообразований, под которым начинает расти давление газа. И когда оно превышает некий уровень (предел прочности пород на разрыв или скол?) - происходит прорыв струи газа на поверхность.

По нашему мнению, именно от этого на поверхности образовалась воронка, только в нашем понимании она не «взрывная», а «прорывная» или будет лучше сказать - «продувная». Поэтому на траве и кустах рядом с воронкой не обнаружено следов воздействия взрыва. Сам взрыв был в атмосфере, где водород смешался с кислородом воздуха, и образовалось облако гремучего газа. И этот взрыв мог быть только объемно-вакуумным, что естественным образом объясняет, почему во многих случаях окна и двери у домов и строений вырывало наружу.

Сначала нам казалось, что Сасовский взрыв - явление редкое (исключительное и маловероятное). Но теперь, когда установлены масштабы истечения водорода, мы опасаемся, что объемно-вакуумные взрывы могут стать рядовым событием ближайшего будущего (см. http://hydrogen-future.com/tch...).

Водородное охрупчивание железобетонных и стальных конструкций.

Сейчас во многих местах измеренная нами концентрация водорода достигает 1.5-1.7%. Однако при отборе проб подпочвенного газа мы не можем исключить подмес атмосферного воздуха, где водорода практически нет. С учетом этого разбавления реальная концентрация водорода в подпочвенном воздухе может достигать 2.5-3%. Технологам хорошо известно явление катастрофической хрупкости металлов, возникающей при их длительной (месяцы) выдержке в такой газовой смеси.

В результате подземные металлические конструкции и коммуникации могут становиться столь хрупкими, что будут разрушаться от собственного веса инженерных сооружений или при подвижках грунта, даже весьма незначительных. До сих пор при проектировании и строительстве объектов типа АЭС, разрушение которых чревато катастрофическими последствиями, возможность водородного охрупчивания металлов никак не учитывалась. Однако высокое содержание водорода в подпочвенном воздухе обнаружено, и этот фактор необходимо учитывать. (см. http://hydrogen-future.com/pro...)

По всей видимости, придется предусматривать бурение скважин под атомные реакторы с тем, чтобы перехватывать водород на глубине и выводить его на поверхность, как обычный природный газ. И поскольку дегазация водорода - явление глобальное, то в какой-то мере сказанное выше относится ко всем ядерным реакторам, стоящим на земной поверхности.

Взрывы в шахтах

Взрывы в угольных шахтах в последнее время стали случаться все чаще и чаще. При этом системы безопасности часто не фиксируют перед взрывом опасные концентрации метана. В свете водородной дегазации планеты следовало бы узаконить водородометрию в угольных бассейнах.

Короче говоря, если будет установлено наличие водорода в подземных выработках, то станет понятней, как нужно строить эффективную систему профилактических мер, которая позволит уменьшить возможные риски и потери.

Аномальная жара и засуха в России 2010 года

Метеорологи так и не нашли причину небывалой жаре на европейской части России летом 2010 года. С нашей точки зрения это явление было обусловлено аномально сильными (и продолжительными) морозами предшествующей зимы. Увлажненная земля промерзла и покрылась плотным льдистым панцирем, который препятствовал свободному выходу водорода в атмосферу.

Всю долгую зиму он накапливался в приповерхностной зоне. К началу лета, когда оттаяла нижняя часть заморозки, водород стал выходить в больших количествах. Из-за малого молекулярного веса водорода значительная его часть оказалась над тропосферой. В результате реакции: O3+H2 = H2O+O2 образовалась «дыра» в озоновом слое, солнечная радиация усилилась и установилась жара. Детали этого явления см. на http://hydrogen-future.com/pag...

Заключение и предупреждение

Итак, водородная дегазация Земли обнаружена, и она имеет глобальный характер. В свете этого явления обитателям планеты не следует полагаться на былое и уповать, что раньше мы мол «жили, не тужили», ничего такого не случалось, то уж как-нибудь проживем и дальше. Нет, дорогие земляки-земляне, так не получится. Раньше мы жили без водородной дегазации.

По нашим данным она происходит циклами. Нынешний цикл стал проявляться на поверхности примерно 130 лет назад и с тех пор идет с нарастанием. Современная техническая цивилизация еще не сталкивалась с водородной дегазацией планеты, проявленной в полной мере, а это явление может иметь весьма негативные последствия во многих сферах нашего бытия. Человек не в силах «отключить дегазацию», но может попытаться (хотя бы местами) обратить истекающий водород себе на пользу.

И, по сути, у нас нет выбора. Либо мы начинаем широкомасштабное бурение, чтобы устроить себе райскую благодать с водородной энергетикой. Либо продолжаем игнорировать водородную дегазацию планеты, и тогда нам не избежать больших неприятностей и катастроф в ближайшем будущем, которое, по всей видимости, уже началось.

Итак, Землянин, перед нами альтернатива:

“Ад” или “Рай”

Выбирай!

P.S. Водородная дегазация - явление глобальное, это эмпирически установленный факт! Нефть и газ образуются только там, где есть приток глубинного водорода, и образуются быстро (полностью отработанные месторождения восполняются через 13-15-20 лет).

В данной связи для людей, чей бизнес связан с нефтью и газом,

есть две новости: одна - «хорошая», другая - «не очень».

Хорошая - нефти и газа на Земле гораздо больше, чем было принято считать.

Не очень - в ближайшем будущем нефть и газ будут у всех свои собственные.

Очевидные последствия:

Спрос на углеводороды резко упадет, предложение резко повысится. Цены необратимо поползут вниз. Россия, у которой себестоимость добычи выше, чем у остальных производителей, первая останется в проигрыше.

Думайте господа - куда будете направлять инвестиции.

Дополнение к вопросу «О причинах повышения уровня океана».

Повышение уровня океана большинство климатологов связывают с глобальным повышением температуры, которое вызывает таяние ледников и термальное расширение воды. Однако в интервале от 1940 до 1980 годов температура держалась на одном уровне (Рис.2).

Рис. 2. Осредненные аномалии среднегодовой температуры воздуха в России, в Северном полушарии и для земного шара, 1901-2004 гг.