Значительная часть магнитных и петромагнитных исследований посвящена близповерхностным объектам районов, где есть возможность прямого сопоставления магнитных аномалий с конкретными геологическими телами, обнажающимися на поверхности Земли, реже исследуется природа региональных магнитных аномалий, относящихся к глубоко залегающим магнитным телам, лишь в некоторых случаях сделана попытка выявить общие петромагнитные черты литосферы.

Из многочисленных публикаций о природе магнитных аномалий, о магнетизме горных пород, ныне обнажающихся на дневной поверхности, следует, что львиная доля магнитных пород приходится на вулканиты и близповерхностные интрузивы. Петромагнитное изучение таких объектов позволяет решить вопросы происхождения их намагниченности, которые должны быть справедливы и для глубинных тел.

Построена петромагнитная модель океанической литосферы на базе гипотезы Вайна и Мэтьюза [Vine and Matthews, 1963] и обобщения петромагнитных данных о породах, образующих литосферу под современными и исчезнувшими океанами [Гордин и др., 1993; Петромагнитная модель ., 1994; Печерский, Диденко, 1995; Печерский и др., 1993; Dunlop and Prevo, 1982; Kent et al., 1978; Kidd, 1977; Johnson, 1979 и др.]. В основе модели лежит первично-магматическое формирование океанской коры, состоящей из верхнего магнитного слоя, включающего лавы (2А), параллельные дайки, являющиеся подводящими каналами лав (2В) и габбро (3А); нижнего немагнитного слоя кумулятивных габбро, пироксенитов (3В) и немагнитной верхней мантии. В результате серпентинизации перидотитов верхов мантии снизу добавляется вторично-магнитный слой. Показано, что распределение в нем магнитной полярности скорее хаотично [Нгуен, Печерский, 1989]. В этой схеме не отражена первичная неоднородность слоев 2 и 3А - их намагниченность широко варьирует от ранних немагнитных и слабомагнитных генераций даек и лав до сильномагнитных поздних дифференциатов [Печерский, Диденко, 1995], не отражена также роль вторично-немагнитных пород коры, связанных с зеленокаменными изменениями и др.

Гораздо сложнее ситуация в случае распределения магнитных масс в континентальной земной коре. Из общих геологических сведений, данных о реальных глубинных породах и экспериментов следует, что главным источником магнитных аномалий любых уровней являются магнетитсодержащие магматические поверхностные и близповерхностные породы, погрузившиеся в дальнейшем на большие глубины. Так, в большинстве разрезов архейских пород, относимых к низам континентальной коры, присутствуют метаосадочные породы, т.е. значительные части таких толщ формировались на поверхности Земли. Следовательно, закономерности магнетизма близповерхностных магматических пород должны распространяться на магнетизм нижней части континентальной земной коры. При этом важно оценить влияние глубинного метаморфизма на магнетизм пород нижней континентальной коры.

Вторым вероятным источником обогащения пород магнитными минералами являются флюиды, богатые железом.

Обобщение петромагнитных, петрохимических, минералогических данных и результатов экспериментов по воспроизведению условий образования и изменений горных пород показало, что все разнообразие условий образования горных пород, составляющих земную литосферу, описывается сочетанием четырех петромагнитных типов.

Итак, из собственных исследований и обзора мировых данных следует, что главным источником магнетизма земной коры и региональных магнитных аномалий с архея доныне являются магматические породы, формировавшиеся в зонах растяжения в поверхностных и близповерхностных условиях. Эта ситуация сохраняется, несмотря на метаморфизм и перекристаллизацию магнитных минералов.

Из силикатов в условиях низов континентальной коры новообразование магнитных минералов не происходит (во всяком случае в масштабах, серьезно влияющих на аномальное магнитное поле). При благоприятном T-fO2 режиме новообразование магнитных минералов возможно тремя путями: кристаллизация первичных минералов из расплава (а), из флюида, обогащенного железом (в) и перекристаллизация in situ Fe-Ti окислов в соответствии с меняющимися T-fO2 условиями (с).

Область стабильного существования первично-магматических магнитных минералов (прежде всего это титаномагнетиты) распространяется на глубину до 40-50 км, область наиболее благоприятной их кристаллизации не глубже 30 км. Точки Кюри таких первичных титаномагнетитов обычно ниже 300oС, т.е. в условиях нижней континентальной коры они немагнитны и не могут быть источниками региональных магнитных аномалий. Правда, первичные титаномагнетиты и ильмениты могут быть источником образования магнитных минералов, близких к магнетиту, в результате их перекристаллизации in situ. Тогда такие породы, содержащие первичные титаномагнетиты и ильмениты, становятся главными потенциальными источниками региональных магнитных аномалий.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ КРИОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИТОСФЕРЕ.

Давайте обсудим свойства удивительного природного образования, которым является мерзлая порода. Основными компонентами рыхлых отложений являются минеральные частички и вода, которая содержит естественные примеси растворенных веществ. Ясно, что химический состав компонентов мерзлой породы совпадает с составом талой, из которой она образовалась. Первая неожиданность возникает при анализе физического состояния воды в мерзлой породе. Оказывается, что мерзлый грунт является таковым не вполне - помимо льда в нем (вплоть до очень низких температур порядка ) всегда содержится определенное количество незамерзшей воды. Эта вода находится в термодинамическом равновесии с внутригрунтовым льдом и способна течь как обычная объемная жидкость. Этот факт был обнаружен в конце прошлого века шведским ученым Холквистом и имеет фундаментальное значение для понимания очень многих природных явлений, происходящих в естественной мерзлой толще. Проще всего было бы объяснить этот факт наличием растворенных солей в поровой жидкости. Однако многочисленными исследованиями доказано, что засоленность имеет второстепенное значение. Даже в хорошо отмытых и заполненных дистиллированной водой грунтах содержится значительное количество незамерзшей воды. Главной же причиной являются сосредоточенные вблизи минеральной поверхности особые силы взаимодействия молекул воды с этой поверхностью, а также ее кривизна. Чем более дисперсной является порода, тем более развита ее внутренняя поверхность и тем большее количество незамерзшей воды оказывается в ней при данной отрицательной температуре. По этой причине ее количество растет в ряду от песков к глинам. Те же силы приводят к тому, что грунт остается в талом состоянии при температурах несколько более низких, чем .

Еще одним неожиданным следствием построенной теории движения капель является способ получения пресной воды из айсбергов весьма актуальной проблемы современного мира. Суть этого способа иллюстрирует Рис. 3. В ледяном гиганте бурят скважину до глубины в несколько сотен метров. Специальным нагревателем на забое проплавляем полость в которой насосом создаем максимально возможное разряжение. Под действием перепада давления в полости и в океане на ее уровне лед начинает течь в сторону полости. При включенном нагревателе он непрерывно тает на ее границах, а образующаяся вода откачивается на судно. Расчеты показывают, что для получения воды в количестве 30 т/сутки диаметр полости должен составлять примерно 6 метров. При этом скорость течения льда на границах полости очень мала - несколько микрон в час. В кратком очерке невозможно охватить все многообразие явлений, протекающих в мерзлых грунтах и имеющих физическую природу. Мы даже не коснулись таких замечательных фактов, как существование внутри грунтов льда при положительных температурах, необычной формы включений во льду, низкой температуры плавления малых ледяных тел и многого другого, что будоражит фантазию исследователя. Но все же сказанного достаточно, чтобы считать мерзлую породу удивительным образованием природы.