Выбросы углерода вдоль срединно-океанических хребтов — важнейший фактор палеоклимата

Вообще-то кое-что тут странно. Дело в том, чтовдоль СОХ выделяется, если так можно сказать, "новый углерод", ранее не менее 2 млрд лет запертый в мантии. А вдоль океанических дуг на поверхность возвращается углерод, относительно недавно выведенный оттуда. Иными словами, эти два источника от разных круговоротов углерода. Ну не говоря уже о том, что именно пермское оледенение связывают с жизнедеятельностью растений, тела которых в силу экологических причин недостаточно разлагались и захоранивались...

Я так и знал

А я вот гляжу на стрелочки серые. Нынче они все как-то в одну точку практически направлены. В Сибирь. Но в прежние времена направления меняются.
И хоть стрелочки много места на рисунках занимают, разъяснения их не увидел. Это, думаю, не потоки углерода, а движение поверхности планеты, течения в коре, так сказать. Верно?

Изменений направления этих движений за выбранный период времени порядочно.
И вот оч интересно стало, как эти направления высчитали с такой детальностью, как определили?
Сегодняшние перемещения разглядеть - это я еще понимаю: налепить маячков, следить за их координатами относительно... Звезд? Ядра? Условно принятой за неподвижную точки на поверхности, этакого нулевого "меридиана", " полюса неподвижности"?
В общем, сегодня - да (то есть "ладно"), а как "вчерашние" стрелочки рисовались?

5. Субдукционных процессов не существует, такой процесс противоречит законам физики. Твёрдые литосферные плиты не могут погружаться в твёрдую мантию, кроме того, их плотность меньше плотности мантийных пород на 10-30%.
6. Конвекции в твёрдом и стратифицированном по плотности теле мантии быть не может (прочные связи). Мантия и кора одна целая среда, отличаются только плотностью и вязкостью, у коры плотность меньше на 10-30%, а вязкость больше на 2-3 порядка (в 100-1000 раз)
7. Температура в мантии растёт с глубиной равномерно, даже при жидком её состоянии для возникновения тепловой конвекции и преодоления скачков плотности нужны источники, повышающие температуру как минимум на 900-1000 градусов т.к. коэффициент теплового расширения пород 0.00001 на градус.
8. Формирование рифта возможно только при погружении частично закристаллизованных пластичных мантийных пород, вынесенных диапиром. При этом на бортах формирующейся рифтовой зоны будет возникать обратный восходящий поток вещества с вращением, который приведет к вздыманию ее краевых частей и подъему изотермы, т.е. к горообразованию с формированием магматических очагов и термальных источников. Перемычки между впадинами образуются за счет обратного потока вещества у протяжённых рифтов, чем протяженней рифт, тем больше перемычек он имеет. Причём количество перемычек обратно пропорционально вязкости пород.

5. Субдукционных процессов не существует, такой процесс противоречит законам физики. Твёрдые литосферные плиты не могут погружаться в твёрдую мантию, кроме того, их плотность меньше плотности мантийных пород на 10-30%.
6. Конвекции в твёрдом и стратифицированном по плотности теле мантии быть не может (прочные связи). Мантия и кора одна целая среда, отличаются только плотностью и вязкостью, у коры плотность меньше на 10-30%, а вязкость больше на 2-3 порядка (в 100-1000 раз)
7. Температура в мантии растёт с глубиной равномерно, даже при жидком её состоянии для возникновения тепловой конвекции и преодоления скачков плотности нужны источники, повышающие температуру как минимум на 900-1000 градусов т.к. коэффициент теплового расширения пород 0.00001 на градус.
8. Формирование рифта возможно только при погружении частично закристаллизованных пластичных мантийных пород, вынесенных диапиром. При этом на бортах формирующейся рифтовой зоны будет возникать обратный восходящий поток вещества с вращением, который приведет к вздыманию ее краевых частей и подъему изотермы, т.е. к горообразованию с формированием магматических очагов и термальных источников. Перемычки между впадинами образуются за счет обратного потока вещества у протяжённых рифтов, чем протяженней рифт, тем больше перемычек он имеет. Причём количество перемычек обратно пропорционально вязкости пород.

1. «Субдукционных процессов не существует… твёрдые плиты не могут погружаться в твёрдую мантию, плотность плит меньше на 10–30%»
Фактическая ошибка:

Плотность океанической литосферы не является постоянной. Холодная и старая (более 50–80 млн лет) океаническая плита становится плотнее астеносферы из-за:

термического сжатия (уменьшение объёма при охлаждении),

фазового перехода базальтов в эклогит (плотность возрастает до 3.5–3.6 г/см³ против 3.2–3.3 у мантии).

Разница плотности на 10–30% — это ваше ошибочное допущение. На самом деле она составляет 1–2% в пользу плиты или даже превышает мантию.

Погружение происходит не в «твёрдую мантию», а в астеносферу — зону пониженной вязкости (частичное плавление до 1–3%), где вещество деформируется пластически на геологических масштабах времени. Твёрдые тела при медленных нагрузках ведут себя как вязкая жидкость (реология Максвелла).

2. «Конвекции в твёрдом стратифицированном теле мантии быть не может»
Опровержение:

Мантия не является твёрдой в обычном смысле при миллионнолетних временах. Её эффективная вязность ~10²¹ Па·с, что позволяет вязкостной конвекции с числом Рэлея ~10⁶–10⁸.

Стратификация не препятствует конвекции, если есть подогрев снизу и/или внутренние источники тепла (распад U, Th, K). Наличие двух конвективных ячеек (верхняя и нижняя мантия) подтверждается сейсмической томографией: субдуцированные плиты доходят до границы 660 км и часто проникают в нижнюю мантию.

«Кора и мантия — одна целая среда» — это неверно: кора отличается химически (сиалическая vs. ультрамафитовая), а не только плотностью и вязкостью. Сейсмический разрыв Мохоровичича доказывает границу раздела.

3. «Температура растёт равномерно… нужны источники на 900–1000 градусов для конвекции»
Ошибка:

Адиабатический градиент в мантии составляет ~0.3–0.5 °C/км, а реальный термометр показывает рост примерно на 0.5–1.0 °C/км. Это неравномерно (есть перегибы на фазовых границах).

Для конвекции не нужен перегрев на 900–1000°C. Число Рэлея определяется разницей температур между подошвой и кровлей слоя (в мантии ~1300–1500°C на перепаде 2900 км). Коэффициент теплового расширения ~3×10⁻⁵ K⁻¹, а не 10⁻⁵, что при перепаде в 1500°C даёт изменение плотности ~4.5%, достаточное для конвекции.

Конвекция начинается при превышении критического числа Рэлея (~10³), а в мантии оно — миллионы.

4. «Формирование рифта возможно только при погружении частично раскристаллизованных пород… обратный поток приводит к горообразованию… перемычки обратно пропорциональны вязкости»
Это смесь верных наблюдений с неверными механизмами:

Рифтинг действительно может сопровождаться диапиризмом, но он не требует обязательного «погружения частично закристаллизованных пород». Основная движущая сила — растяжение литосферы, а не только мантийный апвеллинг.

«Обратный восходящий поток с вращением» — вы описываете нечто похожее на конвекцию в очаге рифта, но такая локальная конвекция не обязательна. Горообразование на краях рифта (например, Восточно-Африканский рифт) происходит за счёт изостатического всплывания нагретой и утонённой коры, а не «обратного потока».

Перемычки между впадинами (асимметричные рифты, например, Бассейн и Хребет) контролируются кинематикой раскрытия и наличием крутых разломов, а не вязкостью пород. Связь «чем протяжённее рифт, тем больше перемычек» — статистически не подтверждена.

Итог: эта «теория» несостоятельна, потому что:
Игнорирует реологию — твёрдые тела при больших временах текут.

Использует заведомо неверные цифры плотности (10–30% вместо реальных <5%).

Отрицает субдукцию, хотя есть прямые сейсмические изображения плит в мантии (Тихоокеанское кольцо, зона Вадзати — Беньофа).

Не объясняет спрединг, палеомагнитные полосы, возраст океанического дна, геохимию островных дуг.

Противоречит термодинамике — конвекция Рэлея — Бенара существует в твёрдых средах с очень большой вязкостью (мантия, ледники).

Вы, видимо, собрали отдельные фрагменты из старой антиглобалистской или «фундаментальной» геокритики (в духе «новая глобальная тектоника — ложь»). С современной наукой это не имеет ничего общего. Если хотите развивать альтернативную модель — объясните сначала сейсмические томограммы субдукции и палеомагнитные аномалии на океаническом дне.

Вы правы, что предыдущий ответ содержал оценочное суждение («антиглобалистская геокритика»), и вы хотите не просто опровержения, а строгой критики именно этих шести тезисов — без перехода к общим фразам. Хорошо, давайте полностью в рамках научной методологии разберём, почему каждое из утверждений 5–7 не выдерживает проверки данными, а не авторитетами.

Но вы просите также объяснить, как альтернативная модель может объяснить сейсмическую томографию и палеомагнетизм. Я сделаю это в конце — как критический тест.

Критика тезиса 5 (субдукция невозможна, плотность плиты меньше на 10–30%)
Главная ошибка — подмена динамической плотности статической.

В момент образования океаническая кора (базальт + габбро) действительно легче мантии. Но через 50–80 млн лет она охлаждается и преобразуется в эклогит (плотность 3.5–3.6 г/см³). Типичная плотность астеносферы под ней — 3.2–3.3. Разница не минус 10–30%, а плюс 5–10% (плита тяжелее).

Ваше утверждение «плотность литосферных плит меньше мантийных пород на 10–30%» не имеет ни одного прямого петрофизического измерения. Это выдуманная цифра.

Сейсмические томограммы показывают чёткие наклонные зоны повышенной скорости (холодная плита), прослеживающиеся до 660 км, а иногда до ядра. Это прямое наблюдение субдукции, а не гипотеза.

Критика тезиса 6 (конвекции в твёрдой стратифицированной мантии быть не может)
Ошибка — отрицание ползучести.

Твёрдые тела при малых скоростях деформации (<10⁻¹³ с⁻¹) ведут себя как вязкая жидкость. В мантии скорости деформации ~10⁻¹⁵ с⁻¹, поэтому число Рэлея достигает 10⁶–10⁸, конвекция неизбежна.

Стратификация по плотности не гасит конвекцию, если перепад плотности меньше ~10%. В мантии он обусловлен фазовыми переходами (например, оливин → вадслеит на 410 км, плотность скачок ~5–7%), но через них вещество перетекает (эндотермические реакции даже засасывают плиты).

«Кора и мантия — одна целая среда» — это ложь: разница в химическом составе (SiO₂, Al₂O₃, FeO) и сейсмические границы (Мохо, 410, 660 км) говорят об обратном.

Критика тезиса 7 (температура растёт равномерно, для конвекции нужен перегрев на 900–1000°C)
Двойная ошибка в расчёте и в физике конвекции.

Адиабатический градиент в мантии ~0.3–0.5 °C/км, реальный геотерма ~0.5–1.0 °C/км. Равномерного роста нет — есть сгущения изотерм на границах слоёв.

Не требуется «перегрев на 900–1000°C». Конвекция Рэлея-Бенара возникает при превышении критического числа Рэлея:
R
a
=
α
g
Δ
T
h
3
κ
ν
Ra=
κν
αgΔTh
3

​

Для мантии: α ~ 3×10⁻⁵ K⁻¹, ΔT ~ 1300–1500 K, h ~ 2.9×10⁶ м, κ ~ 10⁻⁶ м²/с, ν ~ 10¹⁷ м²/с.
Итог: Ra ~ 10⁶–10⁷, что на 3–4 порядка выше критического (~10³). Достаточно разницы температур всего в несколько сотен градусов, но она есть.

Критика тезиса 8 (рифт только при погружении частично закристаллизованных пород, обратный поток даёт горы, перемычки от вязкости)
Здесь смесь верных наблюдений (диапиризм при рифтинге бывает) с ошибочной причинностью.

Рифтогенез может происходить и без погружения раскристаллизованных пород — например, при активном растяжении (Байкальский рифт) или при пассивном (Красное море).

Горообразование на краях рифта (например, Восточно-Африканский) обусловлено изостатическим всплыванием утонённой нагретой коры, а не «обратным потоком».

Перемычки между впадинами (асимметричные рифты) контролируются кинематикой разломов, а не вязкостью пород. Утверждение «чем протяжённее рифт, тем больше перемычек» не имеет ни статистического, ни теоретического обоснования — это ad hoc гипотеза.

Теперь — как ваша модель объясняет два ключевых факта?
Вы просили: «объясните сейсмические томограммы субдукции и палеомагнитные аномалии на океаническом дне».

Сейсмические томограммы субдукции (например, изображения плиты Фараллон под Америкой, плиты Тихого океана под Японией):
Они показывают наклонные зоны повышенной скорости P и S волн на 2–4% выше фоновой, что соответствует холодным (на 300–600°C) породам. Эти зоны прослеживаются непрерывно до 660 км.
Ваша модель отрицает субдукцию — значит, вы должны предложить иное объяснение для этих наклонных холодных аномалий. Какое? Рассеянная конвекция не даёт наклонных протяжённых пластин.

Палеомагнитные полосы на океаническом дне:
Симметричные линейные магнитные аномалии относительно срединно-океанических хребтов — прямое следствие спрединга и смены полярности. Альтернативное объяснение (например, гидротермальное перемагничивание или пульсация Земли) не воспроизводит симметрию и линейность в масштабе сотен километров.
Если ваша модель не включает ни спрединга, ни субдукции, то она не может предсказать наблюдаемую картинку. Любая научная теория обязана это сделать.

Итог: почему это не «теория», а набор ошибочных допущений
Цифры (10–30% плотности, 900–1000°C перегрев) — взяты из воздуха и противоречат измерениям.

Отрицание ползучести — игнорирует экспериментальную реологию и данные GPS о медленных движениях.

Отрицание субдукции — требует отбросить прямые томографические изображения.

Объяснение рифтов — не работает для многих рифтовых зон (например, Байкал).

Если вы хотите развивать эту модель, вам придётся:

показать, какие конкретно физические законы нарушает субдукция (с приведением расчётов, а не качественных фраз),

объяснить томограммы и палеомагнетизм количественно, без ad hoc подгонки.

Пока что это даже не гипотеза, а опровергнутая совокупность заблуждений, которые были популярны в дискуссиях 1970–80-х годов (например, А.В. Николаев, некоторые работы В.А. Адушкина). Современная геодинамика их давно оставила.

Современная геодинамика их давно оставила. как она измерила ...плотность ядра? из-за гравитации? так это же тоже теория!
Отличный вопрос. Вы абсолютно правы в одном: плотность ядра никто не измерял прямым способом — ни керном, ни зондом. Это действительно результат интерпретации, основанный на физических законах и косвенных данных. Но называть это «тоже теорией» в бытовом смысле (как «просто чьё-то мнение») — логическая ошибка.

Давайте разберём, чем научное знание отличается от умозрительной альтернативной модели, на примере плотности ядра.

Как «измерили» плотность ядра? (на самом деле — рассчитали)
Используется ровно одна формула, которую вы не можете отменить, не отменив всю физику:

Масса Земли известна из законов Кеплера и гравитационной постоянной
G
G (опыты Кавендиша, современные измерения с лазерной локацией спутников).
M
=
5.972
×
10
24
кг
M=5.972×10
24
кг — погрешность < 0.01%.

Момент инерции Земли
I
I определён из прецессии и нутации (движение оси под действием Луны и Солнца) и спутниковой гравиметрии (GRACE, GOCE).
Для однородного шара
I
/
M
R
2
=
0.4
I/MR
2
=0.4. У Земли — 0.3307. Это прямо говорит: масса сконцентрирована к центру.

Сейсмические волны дают скорость
v
p
,
v
s
v
p
​
,v
s
​
с глубиной.
Плотность
ρ
ρ связана со скоростями через уравнение Адамса — Уильямсона (выводится из гидростатического равновесия и адиабатического сжатия):

d
ρ
d
r
=
−
G
m
(
r
)
ρ
r
2
ϕ
(
r
)
,
ϕ
=
v
p
2
−
4
3
v
s
2
dr
dρ
​
=−
r
2
ϕ(r)
Gm(r)ρ
​
,ϕ=v
p
2
​
−
3
4
​
v
s
2
​

Это дифференциальное уравнение, которое интегрируют от поверхности (где плотность известна по горным породам — 2.7–3.0 г/см³) до центра.

Результат: на границе ядра (глубина ~2900 км) плотность скачком возрастает с ~5.5 до ~10 г/см³, а в центре — до ~13 г/см³.
Никакой «подгонки»: решение единственное при заданных
M
M и
I
I.

Но ведь это «теория» в том же смысле, что и субдукция?
Нет. В науке слово «теория» означает проверяемую и неопровергнутую систему знаний, которая:

предсказывает новые факты (например, плотность ядра была рассчитана до того, как мы получили сейсмические данные о внутреннем ядре — и они совпали),

фальсифицируема (если бы момент инерции оказался 0.39, модель пришлось бы менять),

работает в инженерных приложениях (МГД-динамо для магнитного поля Земли, расчёт орбит спутников).

Ваша модель не делает ни одного количественного предсказания, которое можно было бы проверить. Она только отрицает чужие результаты, не предлагая взамен расчётных формул.

Ловушка, в которую вы попали
Вы рассуждаете так:

«Если плотность ядра — не прямое измерение, а вывод из теории, то её можно отвергнуть так же, как субдукцию».

Это ошибка релятивизма: смешивание «теории» как научной конструкции и «теории» как непроверенного мнения.
По вашей логике можно отрицать и существование атомов (их никто не видел до 1980-х), и шарообразность Земли (не стояли на орбите), и генетический код (расшифрован косвенно).

Главное различие
Параметр Ваша модель Научная модель ядра
Математическая формулировка Нет Есть (уравнение Адамса–Уильямсона)
Предсказательная сила Нет Предсказала магнитное поле, прецессию, сейсмические аномалии
...