В настоящее время есть много доказательств того, что тектонические процессы в литосферной оболочке Земли непосредственно связаны с конвективными движениями вещества в глубинах мантии. Главными из них можно считать дрейф континентов; молодость дна океанов; наличие глобальной системы рифтовых зон, в которых на поверхность поднимается мантийное вещество и образуется молодая океаническая кора; существование глобальных поясов сжатия, под которыми океаническая кора погружается в мантию. Имеется ряд других фактов, подтверждающих этот вывод.
Скорость современного конвективного массообмена в мантии приблизительно равна 6×1018 г/год, или 1,9×1011 г/с. За все время тектонической активности Земли (с 4,0×109 лет назад и до наших дней) её теплопотери, связанные с конвективным переносом тепла, составили приблизительно 12,4×1037 эрг, а современный глубинный тепловой поток за вычетом эффекта послеархейского остывания Земли равен 3,39×1020 0,25×1020 = 3,14×1020 эрг/с. Отсюда можно определить и суммарную массу мантийного вещества, участвовавшего в конвективном массообмене: она оказывается равной 7,5×1028 г. Массы же Земли и современной мантии соответственно равны 5,977×1027 и 4,014×1027 г, откуда находим, что к настоящему времени суммарная масса мантийного вещества, прошедшего через конвективный массообмен, приблизительно в 12,5 раза превышает массу самой Земли и примерно в 18,7 раз массу современной мантии. Аналогичные оценки показывают, что за все послеархейское время (с 2,6 млрд лет назад до современности), конвективный массообмен в мантии приблизительно равен 3,21×1028 г, что почти в 8 раз превышает массу современной мантии. Приведённая оценка, несмотря на её приближённость, все же очень наглядна и показывает, что конвективный массообмен в мантии действительно огромный, поэтому пренебрегать им нельзя.
Точной оценки геологической энергии все еще нет, однако приблизительно энергия гравитации 2,5х1032 Дж, ротации 2,1х1029Дж и гравитационной конвекции 5,0х1028 Дж.
Мощность приливного воздействия Луны достигает 1013 Вт.
Ежегодная «интегральная сейсмическая энергия» в ХХ веке составляла порядка 1.525.0 х1024 эрг. Причины разрушения литосферы имеют глобальный характер и являются процессом приспособления планетарного вещества к длительным силовым воздействиям, таким как колебания оси вращения земли, ускорения и приливные волны в твердой оболочке Земли. Из области разрушения литосферных плит излучаются объемные и поверхностные сейсмические волны.
Наиболее интересны среди них поверхностные волны Релея (колебания перпендикулярно движению в вертикальной плоскости) и Лява («горизонтальные» колебания). Для поверхностных волн характерна сильная дисперсия скоростей, их интенсивность резко (экспоненциально) убывает с глубиной. Но поверхностные волны от сильных землетрясений «обегают» Землю несколько раз, соответственно многократно возбуждая колебания среды. Общее число сейсмических событий в год с магнитудой от 2 до 8 достигает 106, суммарный расход сейсмической энергии определяется порядком 1026 эрг/год. Но на механическое разрушение породных масс, минеральные преобразования и тепловые эффекты трения в очаговых зонах ее расходуется примерно в 10 раз больше, чем на колебания земной поверхности. Энергия землетрясения с магнитудой порядка 4 составляет 3,6х1017 Дж, энергия землетрясения с М около 8,6 достигает 35 х 1024 эрг, энергия вулканического извержения 10151017Дж, энергия ядерных и горно-эксплуатационных взрывов до 2,4х1017 Дж. Примером сейсмического «удара» и колебательного последействия являются подземные ядерные взрывы в Неваде в конце 1968 г. Сила взрывного удара здесь достигала 1 Мт (109 кг ВВ); на поверхности вокруг проекции точки взрыва (r = 450 м) наблюдалась интенсивная множественная механическая деформация породных масс; смещения по ранее известным разрывам были установлены в радиусе более 5,5 км; колебательное последействие (10 тыс. толчков с М = 1,3 4,2) продолжалось несколько месяцев. В кратере от ядерного взрыва начальное ударное давление достигает 1000 Мбар, а температура за фронтом ударной волны порядка 10х106 градусов. При таких параметрах физические процессы и химические реакции протекают за наносекунды (109с).
Через поверхность Земли постоянно теряется часть её внутреннего тепла. Суммарный тепловой поток, пересекаемый поверхность Земли равен примерно, (4,2 4,5) 10 20 эрг/сек, в среднем, 4,3х1020 эрг/с. Средний тепловой поток через континенты приблизительно равен 1,43 106 кал/см2хс (60 эрг/см2хс), а через океаническое дно 2,37106 кал/см2с. Всего же через континенты теряется около 1,2 1020 эрг/сек, а через океаническое дно в 2,5 раза больше около 3,1 х 1020 эрг/сек [122]
Современные значения скорости генерации в мантии радиогенной и приливной энергий соответственно равны 0,34 х 10 20 эрг/сек и 0,02 х 1020 Эрг/сек. Тогда по условию энергетического баланса находим, что генерация гравитационного дифференциала Земли, в пересчете на тепло, приблизительно равная 2,76х1020 эрг/сек.
Гравитационная энергия, выделяемая на поверхности земного ядра, приблизительно в 50 раз превышает возможную энергию остывания ядра и намного больше энергии магнитного поля.
Суммарный поток солнечной энергии на земную поверхность около 1,75 1024 эрг/сек приблизительно в 4000 раз превосходит величину глубинного потока самой Земли (4,3 х 1020 эрг/сек).
Тектоническая активность возникновение в мантии крупномасштабных конвективных движений. В результате перемещения литосферных плит возникает комплекс геологических процессов и явлений, и мы связываем с этим понятие тектонической активности Земли, например, землетрясения вулканическая деятельность, горообразование и др. Средняя скорость любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли относительных перемещений литосферных плит 4,5 5 см в год
Наиболее естественной мерой тектонической активности Земли является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого достигает 3,39 х 1020 эрг/сек.
Общая энергия вращения современной Земли, как известно, приблизительно равна 2,1×1036 эрг. [122]. Таким образом, кроме лунных приливов, всеми остальными факторами экзогенного воздействия на тектоническую активность Земли можно пренебрегать. Лунные же приливы, вносили заметный вклад в общий разогрев Земли только в катархее (т.е. ещё на догеологическом этапе её истории) и в раннем архее, послужив тем самым как бы спусковым механизмом, запустившим тектоническое развитие Земли. В остальное же время вклад лунных приливов в тектонику нашей планеты оставался достаточно скромным. Следовательно, тектоническая активность Земли начиная со времени 3,8 млрд лет назад, практически всегда питалась только эндогенной энергией.
Верхние слои геосферы Земли её атмосфера, гидросфера, земная кора и даже литосфера находятся в постоянном массообмене друг с другом. При этом не следует забывать, что эти внешние геосферы сформировались на Земле только благодаря действию эндогенных процессов дегазации и дифференциации земных недр. Однако существование на Земле жидкой фазы воды, комфортных климатических условий, высокоорганизованной жизни, развитие процессов выветривания горных пород, седиментогенеза, образования горючих и других экзогенных полезных ископаемых связаны исключительно с солнечным излучением. Однако если учесть, что энергия любых динамических (тектонических) процессов в недрах Земли в конце концов переходит в тепло, то наиболее естественной мерой тектонической активности Земли все-таки является идущий из мантии глубинный тепловой поток, суммарное значение которого сегодня достигает значений 3,39×1020 эрг/с [122].
Способы определения энергии и мощности сейсмических волн
В результате проведенных выше сравнений и исследований было выявлено главное: в древних пирамидах использовали сейсмические волны и связанными с ними гравитационные волны и магнитное поле. При этом исследователи часто пишут, о том, что энергия сейсмических волн безгранична и неиссякаемая. В предыдущей главе о ВИЭ возобновляемых источниках энергии указаны мизерные значения средней по поверхности сейсмической энергии. Теперь самое время найти реальные значения местной сейсмической энергии. При этом, следует учесть, что через тектонические разломы проходит 95% всей энергии.
Начиная с раннего протерозоя скорость движения литосферных плит последовательно снижалась с 50 см/год до её современного значения около 5 см/год. Снижение средней скорости движения плит будет происходить и далее, вплоть до того момента, когда благодаря увеличению мощности океанических плит и их трению друг о друга оно вообще не прекратится. Но произойдёт это, по-видимому, только через 11,5 млрд лет.